luan van atinh

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUẨN – ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

ATINH~HO DINH CONG ~DO HOANG ANH THI -NHIỆT LẠNH SPKT - 2004

NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN Luận văn gồm : Phần I: Giới thiệu tổng quan về luận văn Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật lạnh Chương 2: Tổng quan về công trình HUD – HÀ NỘI Chương 3: Các phương án thiết kế Phần II: Cơ sở lý thuyết và tính toán Chương 1: Hệ thống điều hoà không khí Water Chiller Chương 2: Công nghệ tích trữ lạnh (Ice Storage) Chương 3: Giải pháp EarthWise Phần III: Thiết kế hệ thống Chiller sử dụng hai giải pháp tiết kiệm năng lượng Chương 1: Tính toán tải lạnh Chương 2: Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt (AHU, FCU, Heat Exchanger) Chương 3: Tính toán bình tích trữ lạnh Chương 4: Tháp giải nhiệt, bình giản nở, bình cấp nước bổ sung Chương 5: Tính toán ống nước, ống gió, miệng thổi Chương 6: Chọn bơm Chương 7: Các thiết bị khác Chương 8: Thiết kế các thiết bị hỗ trợ Phần IV: Điều khiển hệ thống Phần V: Phân tích năng lượng, chi phí sơ bộ cho hệ thống Phần VI: Bản vẽ thiết kế

1. Mặt bằng 2. Sơ đồ nguyên lí hệ thống 3. Hệ thống ống nước, ống gió, miệng thổi 4. Phối cảnh phòng máy



PHẦN I:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH 1.1 Kỹ thuật Lạnh:

1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh: Đã mấy ngàn năm trôi qua, từ khi con người còn chưa đạt được những thành

tựu lớn về khoa học, chúng ta đã biết sử dụng lửa vào việc sưởi ấm vào mùa đông và cũng biết sử dụng băng, tuyết vào việc giữ gìn, bảo quản thực phẩm.. Cách đây khoảng hơn 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết cách trộn muối với nước hoặc nước đá để tạo ra nhiệt độ thấp hơn.

Vào năm 1761-1764 , giáo sư Black đã tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy . Từ đó mà con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.

Đến thế kỉ XIX, thì kỹ thuật lạnh mới thật sự phát triển mạnh mẽ. Năm 1810, máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất H2O/H2SO4 đầu tiên do Leslie (Pháp) đưa ra. Đến giữa thế kỉ XIX nó được phát triển rầm rộ nhờ vào kĩ sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kì và liên tục với các cặp môi chất khác nhau.

Năm 1873, Van der Waals công bố phương trình trạng thái.Cùng lúc đó nhà bác học Pháp là Charler Tellier trình bày luận án ở viện hàn lâm Pháp về việc dùng ạnh để bảo quản thịt, ông là người được cả thế giới xem như là ông tổ ngành lạnh.

Năm 1898, Dewar hoá lỏng được H2 và Linde hoá lỏng O2, N2 và tách bằng chưng cất . Đến cuối thế kỉ XIX, với hàng loạt cải tiến của Linde với việc sử dụng môi chất NH3 cho máy lạnh nén hơi, làm cho máy lạnh nén hơi được sử dụng phổ biến ở nhiều nơi.

Năm 1904: Mollier xây dựng đồ thị i – s và logP – i. Năm 1930, sự kiện quan trọng phát triển kĩ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng

dụng môi chất lạnh Freôn ở Mĩ. Môi chất lạnh Freôn là hợp chất hữu cơ hydro cacbua no hoặc không no như metal (CH4) hoặc etan (C2H6)…, được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử hydro bằng các nguyên tử halogen như Clo (Cl), Flo (F) hoặc Brom (Br).

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh: Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm :đây là lãnh vực quan trọng nhất của kỹ

thuật lạnh, nhằm đảm bảo cho các thực phẩm : rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị ôi thiu do vi khuẩn gây ra . Đặc biệt những nước có thời tiết nóng và ẩm như nước



ta thì quá trình ôithiu sẽ diễn ra càng nhanh . Vì thế việc áp dụng kỹ thuật lạnh vào việc bảo quản thực phẩm là hết sức cần thiết .

Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong thể dục thể thao: nhờ có kỹ thuật lạnh mà người ta có thể tạo ra sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao, hoặc có thể để sưởi ấm bể bơi.

Ứng dụng trong ngành hàng không và du hành vũ trụ: do điều kiện bên ngoài quá khắc nghiệt , nhằm giúp những nhà khoa học kiểm tra máy bay hay tàu vũ trụ có làm việc được trong các điều kiện tương tự .

Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong công nghiệp hoá chất: những ứng dụng quan trọng nhất trong công nghiệp hoá chất là sự hoá lỏng khí bao gồm hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hoá chất như: Cl2 , NH3 , CO2 , SO3 , HCl và các loại khí đốtkhác. Người ta thường dùng kỹ thuật lạnh để cô đặc nước quả, rượu nho,..nhằm làm tănghiệu suất ép nước rau, quả.

Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong ngành Công nghiệp: Luyện kim, Chế tạo máy, Y học, Dược phẩm, ngành Vải sợi, Cao su nhân tạo.

Ứng dụng trong Nông nghiệp: nhằm bảo quản giống, lai toa giống ,điều hoà khí hậu cho các trại chăn nuôi trồng trọt , bảo quản và chế biến cá nông sản thực phẩm.

Ứng dụng trong ngành Y học: Trong y tế người ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế… kỹ thuật lạnh được sử dụng trong y tế ngày càng nhiều và càng đem lại những hiệu quả hết sức to lớn. Phần lớn những loại thuốc quí, hiếm đều cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ thích hợp : như các loại vacxine, kháng sinh, gây mê….

Ứng dụng trong đời sống: sản xuất nước đá và dùng nước đá cho việc trữ lạnh khi vận chuyển, bảo quản nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản và cho sinh hoạt của con người, nhất là ở các vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát . 1.2 Kỹ thuật Điều hòa Không khí

1.2.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí Vào năm 218 đến 222, Hoàng đế Varius Avitus ở thành Rome đã cho người

đắp ngọn núi tuyết ở vườn thượng uyển để hướng những ngọn gió mát thổi vào cung điện.

Vào năm 1845, bác sĩ John Gorrie người Mỹ đã chế tạo máy nén máy khí đầu tiên để điều hoà không khí cho bệnh viện tư của ông. Chính điều đó ông trở nên nổi tiếng trên thế giới và đi vào lịch sử của điều hoà không khí.

Năm 1850, nhà thiên văn học Puizzi Smith lần đầu tiên đưa ra dự án điều hoà



không khí phòng ở bằng máy lạnh nén khí. Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt

nghĩa tính chất nhiệt động của không khí ẩm và phương pháp xử lí để đạt được các trạng thái không khí theo yêu cầu .

Kỹ thuật điều hòa không khí bắt đầu chuyển mình và có những bước nhảy vọt đángkể, đặc biệt là vào năm 1921 khi tiến sĩ Willis . H. Carrier phát minh ra máy lạnh ly tâm .

Điều hòa không khí thực sự lớn mạnh và tham gia vào nhiều lĩnh vực khác nhau như :

+ Điều hòa không khí cho các nhà máy công nghiệp. + Điều hòa không khí cho các nhà máy chăn nuôi. + Điều hòa không khí cho các trại điều dưỡng, bệnh viện. + Điều hòa không khí cho các cao ốc, nhà hát lớn. + Điều hòa không khí cho các sinh hoạt khác nhau của con người… + Đến năm 1932, toàn bộ các hệ thống điều hoà không khí đã chuyển sang sử

dụng môi chất R12. Khoa học kỹ tuật ngày càng phát triển , đời sống con người nagày càng được

nâng cao thì điều hoà không khí ngày càng phát triển mạnh mẽ , ngày càng có nhiều thiết bị, hệ thống điều hoà không khí hiện đại, gọn nhẹ, rẻ tiền .

1.2.2 Ứng dụng của kỹ thuật điều hòa không khí Điều hoà trong sinh hoạt, đời sống: nhà ở, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu phim,

hội trường, phòng họp, khách sạn, văn phòng,…đặt biệt trong các ngành y tế , văn hoá, thể thao, du lịch, …điều hoà không khí thay đổi theo mùa, thậm chí cả theo giờ trong một ngày, thay đổi theo tuỳ vùng dân cư .

Điều hoà trong công nghiệp: được ứngdụng vào việc điều hoà công nghệ như trong lĩnh vực sản xuất: sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, rượu bia …nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm, sản xuất linh kiện điện tử bán dẫn.



Hình 1.1. Công trình thực tế

Điều hoà không khí gắn liền với cá ngành sản xuất như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử vi điện tử, máy tính điện tử, quang học, vi phẫu thuật, kỹ thuật quốc phòng, kỹ thuật vũ trụ, …bởi vì nhửng máy móc và thiết bị hiện đại chỉ có thể làm việc tin cậy, an toàn , đạt hiệu quả cao ở nhiệt độ thích hợp .

Điều hoà trong nông nghiệp và chăn nuôi: điều hoà nhiệt độ nhằm tạo điều kiện khí hậu thích hợp để thúc đẩy sự tăng trưởng, phát triển và đạt năng suất cao. 1.3 Lịch sử phát triển kỹ thuật Lạnh và Điều hòa Không khí ở Việt Nam

Đối với Việt Nam, là nước có khí hậu nóng và ẩm, đặc biệt miền Nam hầu như chỉ có mùa mưa và mùa nắng. Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế nước ta. Kỹ thuật lạnh đã xâm nhập hơn 60 ngành kinh tế, đặc biệt là ngành chế biến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa không khí.

Nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh ở nước ta hiện nay là quá nhỏ, non yếu và lạc hậu, chỉ chế tạo được các loại máy lạnh Amoniac loại nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh Freon, các thiết bị tự động. Ngành lạnh nước ta chưa được quan tâm đầu tư và phát triển đúng mức. Cho



nên việc các đơn vị sử dụng lạnh ở các ngành thường trang bị tự phát đôi khi dẫn tới thiệt hại và lãng phí tiền vốn. Việc xây dựng các phòng lạnh nhằm trang bị cho các xí nghiệp bảo quản thực phẩm đông lạnh ở Việt Nam ta hiện nay đều mới chỉ là tính toán tùng bộ phận riêng lẻ rồi lựa chọn thiết bị của các nước trên thế giới để lắp ráp thành một cụm máy, ta chưa thể thực hiện việc chế tạo được từng thiết bị cụ thể như Máy nén, Van tiết lưu điện tử, Tháp Giải nhiệt… hoặc nếu có sản xuất được thì cũng mới chỉ là lẻ tẻ mang tính rời rạc tự phát với chất lượng còn kém.

Hình 1.2. Cao ốc văn phòng

Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong khoảng trên 10 năm nay, ở các thành phố lớn phát triển lên hàng loạt các cao ốc, nhà hàng, khách sạn, các rạp chiếu phim, các biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người ở thành phố tăng cao, đặc biệt ở các thành phố phía Nam và phía Bắc, ngành Điều hòa không khí đã bắt đầu có vị trí quan trọng và có nhiều hứa hẹn cho tương lai ở trong nước cũng như trên phạm vi toàn cầu. Điều đáng lưu ý nhất là sự phát triển mạnh mẽ của ngành Điều hòa không khí tại thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội, hầu như khá nhiều máy điều hòa không khí độc lập được trang bị ở các khu dân cư có mức sống trung bình trở lên.

Các hệ thống điều hòa không khí trung tâm hầu như đã chiếm lĩnh tất cả các cao ốc văn phòng, nhà hàng, khách sạn, nhà hát, rạp chiếu bóng, hội trường, các phòng học đạt tiêu chuẩn quốc tế, các trung tâm mua sắm, hệ thống siêu thị...



Khi cuộc sống của người dân đang ngày càng được cải thiện đáng kể thì nhu cầu về máy Điều hoà không khí càng trở nên cấp thiết nhất là trong điều kiện khí hậu ngày càng nóng lên trên toàn thế giới vì Hiệu ứng nhà kính mà Việt Nam chúng ta cũng không thoát khỏi ảnh hưởng chung của toàn cầu này.

Hình 1.3. Công trình dân dụng

Trong điều kiện hiện nay khi Ngành công nghiệp Dược phẩm nước nhà đang có những bước phát triển mạnh về cả số lượng và chất lượng thì ngành Điều hoà không khí lại càng có chỗ đứng hơn nữa. Khi mà từ ngày 18/11/2004 Bộ Y Tế ban hành quyết định về việc triển khai áp dụng nguyên tắc sản xuất thuốc đạt chuẩn GMP-WHO mới được phép sản xuất thuốc chữa bệnh thì khi này một loạt các nhà máy Dược phải thay đổi công nghệ mới với các điều kiện khắt khe hơn về môi trường sản xuất, do đó ngành Điều hòa không khí cho nhà máy Dược hẳn có chỗ đứng vững chắc.

Sự chiếm lĩnh của ngành Điều hòa không khí minh chứng một hiện tại rõ ràng vị trí quan trọng của ngành điều hòa không khí trong sinh hoạt và mọi hoạt động, cho thấy ngành lạnh ở Việt Nam đang ngày càng phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng.



CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH HUD – HÀ NỘI 2.1 Đặc điểm khí hậu của vùng xây dựng công trình

Công trình được xây dựng tại thành phố Hà Nội nằm ở khu vực phía Bắc nước Việt Nam ở vĩ độ 200 Bắc và nằm gần xích đạo, nằm gần biển nên nhiệt độ và độ ẩm của khá cao, theo TCVN 5687-1992, phụ lục 1 thì khí hậu của Thành phố Hà Nội với thông số vi khí hậu ngòai trời là tN = 36.10C và độ ẩm φN = 56%. Tùy vào các hướng khác nhau mà ứng với mỗi hướng sẽ có lượng bức xạ mặt trời là khác nhau. Bảng 2.1. Bảng thông số bức xạ mặt trời lớn nhất theo Bảng 4.2, trang 152, tài liệu [1]. Tra tại vĩ độ 200. Hướng Lượng bức xạ Rmax W/m2 Tháng Giờ Đông 520 8 và 4 8 Bắc 129 6 7 Tây 520 8 và 4 16 Nam 470 13 12 Đông – Bắc 486 6 8 Đông – Nam 527 12 9 Tây – Bắc 486 6 17 Tây – Nam 527 12 15



2.2 Vị trí công trình

Hình 2.1 Vị trí của công công trình

Công trình tọa lạc tại phường Thanh Xuân, thủ đô Hà Nội, là công trình Cao ốc văn phòng kết hợp vui chơi giải trí. Công trình có tổng cộng 32 tầng, 4 tầng hầm dùng để xe và phòng máy cùng phòng cho bảo vệ tòa nhà. Các tầng hầm cao 3m có không gian để xe và phòng đặt máy móc cơ khí. Tầng trệt cao 6,5m có tầng lửng, tầng 2 cao 4.5m còn các tầng còn lại cao 3.5m

Diện tích mặt bằng của công trình là 2764 m2. Tổng diện tích công trình là 69704 m2. Tổng chiều cao của công trình là 120 m Tổng diện tích điều hòa là 58557 m2, gồm tất cả 273 phòng ta xem sảnh

thang máy như một phòng, còn lại là phần diện tích thông gió. Dưới đây là tòan bộ khung cảnh phía ngòai công trình sau khi được dựng

lên mô hình 3D.



Hình 2.2 Mô hình 3D của công trình

Công trình có 4 hướng chính là Đông Bắc, phía sau là hướng Tây Nam, còn lại 2 hướng bên cạnh là Đông Nam và Tây Bắc. Công trình gồm có tất cả 6 thang máy phục vụ việc đi lại, và 2 cầu thang bộ thoát hiểm, ngoài văn phòng cho thuê còn có Siêu thị, sân Bowling, Quán café, Nhà hàng phục vụ…..



2.3 Bảng thống kê tên phòng có điều hòa cùng chức năng và diện tích chi tiết của từng phòng. Bảng 2.2. Bảng thống kê tên phòng

STT Tên phòng Chức năng Diện tích(m2) 1 T01-1 G- Commerial 1 259 2 T01-2 G- Commerial 2 147 3 T01-3 G- HUD Lobby 258 4 T01-4 G- Baking Hall 471 5 T01-5 G- Switch Boar 49 6 TL-1 Mezzenine- Bank Office 263 7 TL-2 Mezzenine- Commerial 1 359 8 TL-3 Mezzenine- Commerial 2 235 9 T02-1 L2- Lobby 364 10 T02-2 L2- Lift Lobby 1 66 11 T02-3 L2- Meeting Room 1 85 12 T02-4 L2- Meeting Room 2 145 13 T02-5 L2- Meeting Room 3 187 14 T02-6 L2- Meeting Room 4 85 15 T02-7 L2- Meeting Room 5 136 16 T02-8 L2- Meeting Room 6 136 17 T02-9 L2- Seminer Room 1 406 18 T02-8 L2- Seminer Room 2 387 19 T03-1 L3- Lobby 410 20 T03-2 L3- Lift Lobby 1 66 21 T03-3 L3- Lift Lobby 2 66 22 T03-4 L3- Conference Room 1 183 23 T03-5 L3- Conference Room 2 183 24 T03-6 L3- Conference Room 3 410 25 T03-7 L3- Conference Room 4 410 26 T03-8 L3- Meeting Room 1 124 27 T03-9 L3- Meeting Room 2 124 28 T03-10 L3- Meeting Room 3 97 29 T03-11 L3- Meeting Room 4 97 30 T04-1 L4- Lobby 280 31 T04-2 L4- Lift Lobby 1 66



32 T04-3 L4- Lift Lobby 2 66 33 T04-4 L4- Meeting Room 1 197 34 T04-5 L4- Meeting Room 2 197 35 T04-6 L4- Office 1 197 36 T04-7 L4- Office 2 197 37 T04-8 L4- Real estate center 1 415 38 T04-9 L4- Real estate center 2 415 39 T04-10 L4- Swimming Pool Technical 287 40 T05-1 L5- Club 137 41 T05-2 L5- Coffee Shop 414 42 T05-3 L5- Lift Lobby 1 66 43 T05-4 L5- Lift Lobby 2 30 44 T05-5 L5- Community activities room 1 197 45 T05-6 L5- Community activities room 2 476 46 T05-7 L5- Community activities room 3 293 47 T06-1 L6- Lobby 117 48 T06-2 L6- Lift lobby 1 66 49 T06-3 L6- Lift lobby 2 66 50 T06-4 L6- Officce 1 202 51 T06-5 L6- Officce 2 213 52 T06-6 L6- Officce 3 213 53 T06-7 L6- Officce 4 202 54 T06-8 L6- Officce 5 264 55 T06-9 L6- Officce 6 247 56 T06-10 L6- Officce 7 247 57 T06-11 L6- Officce 8 282 58 T07-1 L7- Lift lobby 1 80 59 T07-2 L7- Lift lobby 2 80 60 T07~10-3 L7~10- Officce 1 808 61 T07~10-4 L7~10- Officce 2 852 62 T07~10-5 L7~10- Officce 3 852 63 T07~10-6 L7~10- Officce 4 808 64 T07~10-7 L7~10- Officce 5 1056 65 T07~10-8 L7~10- Officce 6 1256 66 T07~10-9 L7~10- Officce 7 1256



67 T07~10-10 L7~10- Officce 8 1128 68 T08-1 L8- Lift lobby 1 80 69 T08-2 L8- Lift lobby 2 80 70 T09-1 L9- Lift lobby 1 80 71 T09-2 L9- Lift lobby 2 80 72 T10-1 L10- Lift lobby 1 80 73 T10-2 L10- Lift lobby 2 80 74 T11-1 L11- Lobby 263 75 T11-2 L11- Lift lobby 1 46 76 T11-3 L11- Lift lobby 2 90 77 T11-4 L11- Officce 1 202 78 T11-5 L11- Officce 2 213 79 T11-6 L11- Officce 3 213 80 T11-7 L11- Officce 4 202 81 T11-8 L11- Officce 5 264 82 T11-9 L11- Officce 6 380 83 T11-10 L11- Officce 7 262 84 T12-1 L12- Lobby 263 85 T12-2 L12- Lift lobby 1 46 86 T12-3 L12- Lift lobby 2 90 87 T12-4 L12- Officce 1 202 88 T12-5 L12- Officce 2 213 89 T12-6 L12- Officce 3 213 90 T12-7 L12- Officce 4 202 91 T12-8 L12- Officce 5 264 92 T12-9 L12- Officce 6 380 93 T12-10 L12- Officce 7 262 94 T13~15-1 L13~15- Officce 1 606 95 T13~15-2 L13~15- Officce 2 639 96 T13~15-3 L13~15- Officce 3 639 97 T13~15-4 L13~15- Officce 4 606 98 T13~15-5 L13~15- Officce 5 792 99 T13~15-6 L13~15- Officce 6 942 100 T13~15-7 L13~15- Officce 7 942 101 T13~15-8 L13~15- Officce 8 786



102 T13-9 L13- Lift lobby 1 80 103 T13-10 L13- Lift lobby 2 80 104 T14-9 L14- Lift lobby 1 80 105 T14-10 L14- Lift lobby 2 80 106 T15-9 L15- Lift lobby 1 80 107 T15-10 L15- Lift lobby 2 80 108 T16-1 L16- Lobby 117 109 T16-2 L16- Lift lobby 1 66 110 T16-3 L16- Lift lobby 2 66 111 T16-4 L16- Officce 1 202 112 T16-5 L16- Officce 2 213 113 T16-6 L16- Officce 3 213 114 T16-7 L16- Officce 4 202 115 T16-8 L16- Officce 5 264 116 T16-9 L16- Officce 6 247 117 T16-10 L16- Officce 7 247 118 T16-11 L16- Officce 8 282 119 T17-1 L17- Lift lobby 1 66 120 T17-2 L17- Lift lobby 2 66 121 L17~18-3 L17~18- Office 1 404 122 L17~18-4 L17~18- Office 2 324 123 L17~18-5 L17~18- Office 3 334 124 L17~18-6 L17~18- Office 4 404 125 L17~18-7 L17~18- Office 5 502 126 L17~18-8 L17~18- Office 6 494 127 L17~18-9 L17~18- Office 7 494 128 L17~18-10 L17~18- Office 8 564 129 L17~18-11 L17~18- Office 9 520 130 T18-1 L18- Lift lobby 1 66 131 T18-2 L18- Lift lobby 2 66 132 T19-1 L19- Lobby 155 133 T19-2 L19- Lift lobby 1 66 134 T19-3 L19- Lift lobby 2 66 135 T19-4 L19- Officce 1 202 136 T19-5 L19- Officce 2 213



137 T19-6 L19- Officce 3 213 138 T19-7 L19- Officce 4 202 139 T19-8 L19- Officce 5 250 140 T19-9 L19- Officce 6 247 141 T19-10 L19- Officce 7 247 142 T19-11 L19- Officce 8 260 143 T20-1 L20- Lift lobby 1 66 144 T20-2 L20- Lift lobby 2 66 145 T20~21- 3 L20~21- Lobby 234 146 T20~21- 4 L20~21- Officce 1 404 147 T20~21- 5 L20~21- Officce 2 426 148 T20~21- 6 L20~21- Officce 3 426 149 T20~21- 7 L20~21- Officce 4 404 150 T20~21- 8 L20~21- Officce 5 500 151 T20~21- 9 L20~21- Officce 6 494 152 T20~21- 10 L20~21- Officce 7 494 153 T20~21- 11 L20~21- Officce 8 520 154 T21-1 L21- Lift lobby 1 66 155 T21-2 L21- Lift lobby 2 66 156 T22-1 L22- HUD Office 224 157 T22-2 L22- Lobby 401 158 T22-3 L22- Lift lobby 1 45 159 T22-4 L22- Lift lobby 2 45 160 T22-5 L22- history exihibition room 812 161 T22-6 L22- Office 1 252 162 T22-7 L22- Office 2 239 163 T23-1 L23- HUD Office 283 164 T23-2 L23- Lobby 1 276 165 T23-3 L23- Lift Lobby 2 45 166 T23-4 L23- convention room 577 167 T23-5 L23- Office 1 252 168 T23-6 L23- Office 2 339 169 T24-1 L24- community ativities room 440 170 T24-2 L24- HUD Office 351 171 T24-3 L24- Lift lobby 1 50



172 T24-4 L24- Lift lobby 2 50 173 T24-5 L24- Office 1 250 174 T24-6 L24- Office 2 315 175 T25-1 L25- HUD Officce 1 213 176 T25-2 L25- HUD Officce 2 150 177 T25-3 L25- HUD Officce 3 157 178 T25-4 L25- HUD Officce 4 202 179 T25-5 L25- HUD Officce 5 264 180 T25-6 L25- HUD Officce 6 231 181 T25-7 L25- HUD Officce 7 222 182 T25-8 L25- HUD Officce 8 268 183 T25-9 L25- Lift lobby 1 66 184 T25-10 L25- Lift lobby 2 66 185 T26-1 L26- Lift lobby 1 60 186 T26-2 L26- Lift lobby 2 60 187 T26-3 L26- HUD Officce 1 213 188 T26-4 L26- HUD Officce 2 150 189 T26-5 L26- HUD Officce 3 157 190 T26-6 L26- HUD Officce 4 212 191 T26-7 L26- HUD Officce 5 245 192 T26-8 L26- HUD Officce 6 239 193 T26-9 L26- HUD Officce 7 225 194 T26-10 L26- HUD Officce 8 268 195 T27-1 L27- HUD Officce 1 472 196 T27-2 L27- HUD Officce 2 414 197 T27-3 L27- Lift Lobby 33 198 T28-1 L28- Lift Lobby 33 199 T28~29-2 L28~29- HUD Officce 1 908 200 T28~29-3 L28~29- HUD Officce 2 808 201 T29-1 L29- Lift Lobby 33 202 T30-1 L30- HUD Officce 1 295 203 T30-2 L30- HUD Officce 2 371 204 T30-3 L30- Lift Lobby 46 205 T30-4 L30- Vice Director Room 176 206 T31-1 L31- Director Room 212



207 T31-2 L31- HUD Officce 463 208 T31-3 L31- Lift Lobby 46 209 T31-4 L31- Meeting Room 166 210 T32-1 L32- Chair Man 211 211 T32-2 L32- HUD Officce 366 212 T32-3 L32- Lift Lobby 105 213 T32-4 L32- Meeting Room 160

Chú thích: T07~10-3: là chỉ phòng thứ ba của tầng 7, 8, 9, 10, được ghi rõ trong bản vẽ CAD vì các tầng này được xây dựng hoàn toàn giống nhau.



2.4 Điều kiện thiết kế 2.4.1 Điều kiện thiết kế ngoài nhà:

Công trình Cao ốc văn phòng có các yêu cầu là điều hòa và thông gió. Ta chọn thông số thiết kế ngoài trời theo TCVN 5687-1992 từ Bảng 1.9, trang 24, Tài liệu [1].

Theo đó, ta có: • Nhiệt độ ngoài trời là : tN = 36.10C • Độ ẩm tương đối ngòai trời là : φN = 56%.

Từ các thông số trên tra được các thông số còn lại: IN = 87.841 kJ/kg tNw = 28.30C dN = 21.23 g/kg kk

2.4.1 Điều kiện thiết kế trong nhà: Theo TCVN 5687-1992 ta chọn thông số thiết kế trong nhà như sau:

• Nhiệt độ điều hòa trong nhà là : tT = 250C • Độ ẩm tương đối trong nhà là : φT = 55%

Từ các thông số trên tra được các thông số còn lại: IT = 51.782 kJ/kg tTw = 18.70C dT = 10.94 g/kg kk Bảng số liệu về bức xạ mặt trời đi qua cửa kính, Trang 235, Tài liệu [2] ,

lấy thông số đó chia cho 0,88 ta được lượng bức xạ mặt trời đến bên ngòai kính của Thành phố Hà Nội, ta kết hợp với toàn bộ diện tích kính theo từng tầng và hướng kính theo các phương khác nhau ta lập được bảng số liệu thống kê sau: Bảng 2.3. Thống kê lượng bức xạ ảnh hưởng đến công trình Bắc 129 41 35 35 35 35 Nam 28 470 41 41 350 350 Đông 467 41 520 35 382 35 Tây 28 41 35 520 35 382 Đông nam 196 306 401 35 527 35 Tây nam 28 306 35 401 35 527

Trên đây là bảng thông số lấy theo số liệu được cho trong sách, nên cách tính tay cho ra kết quả về thời gian như trên. Khi thực hiện tính toán và mô phỏng tải lạnh công trình theo số liệu thời tiết của Thành phố Hà Nội chi tiết của phần mềm Trace700 của hãng Trane thì ta sẽ thu được thời điểm thiết kế của công trình



là vào lúc 9h sáng tháng 5. Do phần mềm Trace700 sẽ thực hiện quá trình tính lặp nhiều lần và so sánh theo từng giờ vào từng thời điểm trong năm ứng với thời tiết được hãng Trane nghiên cứu dựa vào các thông số của Đài khí tượng thủy văn nên mang tính chính xác hơn so với công việc tính tay, do đó sẽ lấy thông số kết quả chạy từ phần mềm Trace700 để thực hiện tính toán cho các công việc phía sau.

2.4.2 Đặc điểm về kết cấu công trình: Trong toà nhà có đặc điểm về kết cấu như sau :

- Tất cả cửa sổ lắp kính Calorerx, màu xanh, dày 6 mm. Bên trong có treo cửa chớp màu nhạt. Cửa sổ sử dụng khung kim loại.

- Sàn bêtông dày : 200 mm - Tường bao : + gạch dày : 180 mm

+ lớp vữa dày : 10 mm (mỗi bên ) - Tường ngăn : + gạch dày : 80 mm

+ lớp vữa : 10 mm ( mỗi bên ) 2.4.3 Đặc điểm các nguồn nhiệt khác phát ra

Trong mỗi phòng làm việc số lượng người ( nam và nữ ) bằng nhau. Lượng nhiệt toả ra từ người (lấy theo giá trị trung bình ): 130 W/ người. Trong đó lượng nhiệt ẩn: 60W, lượng nhiệt hiện: 70 W. Toàn bộ phòng làm việc sử dụng đèn rất đa dạng , lượng nhiệt toả ra do chiếu sáng lấy : 10÷14 W/ m2sàn .(phòng làm việc ), [TL1, trang 103]. Trong mỗi phòng làm việc đều có trang bị máy vi tính , máy photocopy. Mỗi máy toả ra lượng nhiệt tương đương như sau :

-Máy vi tính : 100 W/cái -Máy photocopy : 300 W/cái -Máy in : 150 W/cái -Máy fax : 85 W/cái

Số lượng máy trong phòng Văn Phòng như sau : -Máy vi tính : 1 cái/người -Máy photocopy : 1 cái/phòng -Máy in : 2 cái/phòng -Máy fax : 1 cái/phòng

Số lượng máy trong sảnh như sau : 2 máy vi tính và 1 máy fax. Số lượng người trong không gian điều hoà chọn như sau : [TL1,trang 104, Bảng 3.2 ]



Bảng 2.5. Lượng người trong không gian điều hòa Loại không gian

Văn phòng làm việc

Nhà hàng Cửa hàng Vũ trường

Mật độ (m2/người)

6 ÷ 20 2 1 ÷ 1,5 0,5

Ngoài ra còn chọn các thông số về mật độ người trong các không gian khác như Sân Bowling, Quán Café… được chọn theo tiêu chuẩn của Singapore Standard CP 13:1980 Code of Practice for Mechanical Ventilation and Air-Conditioning in Buildings. Công trình hoạt động văn phòng theo giờ hành chính từ 8h sáng cho đến 18h, ngòai ra còn có các quán cafe, sân Bowling và nhà hàng họat động đến 22h, đặc biệt công trình có các phòng làm Vũ trường thì hoạt động chủ yếu theo thời gian từ 22h cho đến 1h sáng thì mới ngưng hoạt động.



CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Đối với bất kỳ công trình điều hòa không khí thì việc phân tích lựa chọn

phương án là hết sức cần thiết. Khi lựa chọn phương án thiết kế điều hòa không khí, ngoài những yêu cầu về tải lạnh còn phải cân nhắc những yếu tố sau: chỉ tiêu về kinh tế, chỉ tiêu về kỹ thuật và tính mỹ thuật của hệ thống, và đặc biệt là khi lựa chọn các phương án thiết kế khác nhau thì cách thức tính tóan tải lạnh cũng theo đó mà có những kết quả khác nhau.

Sau đây là một số phương án ta thường gặp : 3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ

3.1.1 Máy điều hòa cửa sổ (Window Type): Máy điều hoà cửa sổ thường được chế tạo dưới dạng khối hình chữ nhật,

trong đó người ta lắp đầy đủ và hoàn chỉnh các bộ phận cần thiết của một máy lạnh. Khi đưa máy vào vận hành, phải chọn vị trí thích hợp và đục tường hoặc cửa sổ để gắn máy vào.

Máy điều hoà cửa sổ có : - Năng suất lạnh không vượt quá 7 kW (24000 Btu/h) thường chia ra làm 5

loại : 6000, 9000, 12000, 18000, 24000 Btu/h. - Dàn ngưng tụ được làm mát bằng không khí, dạng cưỡng bức dùng quạt

hướng trục. - Dàn bay hơi làm lạnh không khí bằng tác nhân lạnh, dùng quạt ly tâm thổi

không khí qua dàn bay hơi. - Thiết bị tiết lưu là ống mao.

Hình 3.1. Máy điều hòa một cục

- Máy nén loại kín. Máy điều hoà cửa sổ có những ưu nhược điểm sau :



+ Kết cấu gọn nhẹ. + Làm việc tự động hoàn toàn. + Lắp đặt dễ dàng. + Vận hành, sữa chửa dễ dàng. + Giá thành rẻ. + Có khả năng lấy gió tươi qua cửa gió tươi. + Độ ồn do máy gây ra càng ngày càng tăng. + Tính mỹ quan hơi kém đối với các nhà cao tầng. Chỉ thích hợp cho những

phòng nhỏ, căn hộ gia đình. + Khả năng làm sạch không khí kém. + Do loại máy này phải đặt xuyên qua tường, hạn chế khả năng phân phối

đồng đều gió lạnh đến các nơi khác nhau trong không gian điều hoà. + Không có khả năng lắp đối với những phòng không có tường tiếp xúc với

không khí ngoài trời. 3.1.2 Máy điều hòa tách (Split air conditioner):

Hình 3.2. Máy điều hoà hai cục



Máy điều hoà tách thường gồm 2 cụm. Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển và quạt ly tâm. Cụm ngoài trời gồm máy nén, động cơ và quạt hướng trục. Hai cụm này được nối với nhau bằng đường ống gas đi và về.

Máy điều hoà cửa sổ có những ưu nhược điểm sau : + Giảm được tiếng ồn rất nhiều do máy nén và dàn ngưng đặt bên ngoài. + Dễ lắp đặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, tốn ít diện tích lắp đặt chỉ đục

tường một lổ nhỏ để đi ống gas, không phụ thuộc vào kết cấu toà nhà. + Dễ vận hành và sữa chửa. + Không có cửa lấy gió tươi nên cần có quạt lấy gió tươi. + Đường ống dẫn gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn. + Giá thành đắt hơn. + Ồn phía ngoài nhà. + Khả năng làm sạch không khí kém. + Ảnh hưởng đến kiến trúc và cảnh quan nhà lớn.

3.2 Hệ thống điều hòa tổ hợp 3.2.1 Máy điều hòa tách không có ống gió:

Hình 3.3. Máy điều hoà loại Package

Những máy điều hoà tách của hệ thống điều hoà tổ hợp và của hệ thống điều hoà cục bộ chỉ khác nhau về năng suất lạnh, cở máy. Kết cấu cũng gồm dàn lạnh và dàn nóng. Cụm dàn nóng có kiểu quạt hướng trục. Cụm dàn lạnh ngoài loại treo tường ra còn có loại giấu trần, kê trần, giấu tường…Năng suất lạnh không vượt



quá 14 kW ( hay 48000 Btu/h). Loại này có ưu và nhược điểm như loại máy điều hoà tách.

3.2.2 Máy điều hòa tách có ống gió:

Hình 3.4. Máy điều hòa loại tách có ống gió

Loại này cũng có cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh. Năng suất lạnh từ 12000 đến 240000 Btu/h. Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm nên có thể lắp thêm ống gió. 3.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước (Water Chiller):

Hình 3.5. Hệ thống chiller tại Sân bay Tân Sân Nhất



Đây là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU. Ở hệ thống này thông thường, nước được làm lạnh đến 70C sau khi đi qua dàn trao đổi nhiệt, nước thu nhiệt của không khí nóng trong phòng và nóng lên đến 120 C. Sau đó quay trở về thiết bị bay hơi để tái làm lạnh đến 70C, và thực hiện chu trình khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh.

Với hệ thống điều hoà trung tâm nước gồm có các phần chủ yếu sau : - Máy làm lạnh nước (Water Chiller). - Hệ thống dẫn nước lạnh. - Hệ thống giải nhiệt ( nước hoặc không khí ). - Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh AHU và FCU. - Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí. - Hệ thống tiêu âm, giảm âm. - Hệ thống lọc bụi và triệt khuẩn cho không khí. - Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ phòng, độ ẩm phòng, gió tươi, gió hồi

và phân phối không khí,… Hệ thống trung tâm nước có những ưu và nhược điểm sau :

+ Vì sử dụng chất tải lạnh là nước nên không sợ bị ngộ độc hoặc tai nạn do rò rỉ chất tải lạnh ra ngoài.

+ Có thể khống nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng lẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất có thể.

+ Thích hợp cho những toà nhà lớn, phù hợp với mọi kiểu kiến trúc và không phá vở cảnh quan.

+ Tiết kiệm được nguyên vật liệu so với hệ thống ống gió. + Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa… + Năng suất lạnh không bị hạn chế. + Dàn trao đổi nhiệt FCU không có cửa lấy gió tươi, cần phải bố trí hệ thống

lấy gió tươi cho các dàn FCU này. + Cách nhiệt đường ống nước lạnh khá phức tạp vì độ ẩm ở nước ta quá cao. + Lắp đặt khó khăn. + Cần định kỳ bảo dưỡng sửa chữa máy lạnh và các dàn trao đổi nhiệt.



3.3.1 Hệ thống trung tâm nước giải nhiệt gió:

Hình 3.6. Chiller giải nhiệt gió

Loại này, có dàn ngưng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn.

Với loại này không cần nước làm mát nên giảm được toàn bộ hệ thống làm mát : bơm, đường ống, tháp giải nhiệt . Diện tích lắp đặt máy ít, nhưng vì giải nhiệt kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao dẫn đến công nén cao và tiêu tốn điện năng cao.

3.3.2 Hệ thống trung tâm giải nhiệt nước:

Hình 3.7 Chiller giải nhiệt bằng nước

Với hệ thống trung tâm nước giải nhiệt nước thì hệ thống có thêm bơm, tháp giải nhiệt, đường ống nước. Với loại này, lưu lượng nước cần cho giải nhiệt lớn, để tiết kiệm ta sử dụng nước tuần hoàn.



Với loại này chiếm diện tích nhiều, do có lắp tháp giải nhiệt . Khả năng giải nhiệt tốt hơn hệ thống giải nhiệt gió.

3.3.4 Máy điều hòa VRV (Variable Refrigerant Volume) :

Hình 3.8. Máy điều hoà VRV

Do hãng Daikin -Nhật Bản đưa ra giải pháp này đầu tiên, có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất.

So với hệ thống trung tâm nước thì VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng còn đường ống môi chất lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh, và đường ống gió.

Máy VRV chủ yếu phục vụ cho điều hòa tiện nghi chất lượng cao, lọai này tiết kiệm điện năng hơn nhiều vì sử dụng hệ thống biến tần điều khiển nhưng giá thành cao.

- Sau khi phân tích các phương án trên, ta thấy với công trình điều hòa không khí cao 32 tầng làm Cao ốc văn phòng thì thích hợp nhất là sử dụng hệ thống máy điều hòa trung tâm nước giải nhiệt nước (Water Chiller) vì hệ thống cần có đường ống gió đi xa, ống nước lạnh có thể lên cao đáp ứng những yêu cầu của công trình đề ra. Nếu ta sử dụng hệ thống VRV thì mặc dù thu hồi vốn nhanh nhưng chi phí đầu tư cho hệ thống ban đầu như thế là lớn và chủ đầu tư khó có thể chấp nhận được chi phí như thế.

- Công trình sử dụng hệ thống Water Chiller muốn tiết kiệm điện năng và chi phí khi vận hành sẽ sử dụng hệ thống Biến tần dùng điều khiền tốc độ bơm, quạt để đạt điều kiện tối ưu. Với hệ thống sử dụng biến tần thì theo nghiên cứu khả năng hoàn vốn của công trình trong vòng từ 9-12 tháng.



3.5 Môi chất lạnh và chất tải lạnh 3.5.1 Lựa chọn môi chất lạnh: (Cái này OK) Môi chất lạnh có 2 hệ số quan trọng là ODP và GWP

Hình 3.12. 2 Hệ số quan trọng của môi chất lạnh Nghị Định Thư Montreal Motreal Protocol

Được ký kết vào 11-12-1997 trong lúc thế giới đã và đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng do trái đất nóng lên ( nhiệt độ tăng, nước biển dâng cao, băng tan, lũ lụt,.. )

Tác nhân R11 & R12 có hệ số ODP rất lớn (0.8-1) nên được yêu cầu loại bỏ

nhanh đến năm 2010. Tác nhân R22, R123 có hệ số ODP thấp (hệ số ODP của R123 là 0.012 ) nên

không ảnh hưởng nghiêm trọng đến tầng ô-zôn và được phép sử dụng lâu dài đến đến 2040 cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam.



Tác nhân R134a có hệ số làm nóng trái đất cao (1320) nên cũng bị kiểm soát

và được yêu cầu giảm thiểu nên không phải là tác nhân lý tưởng. Cộng đồng Châu Âu phê chuẩn việc ngưng sử dụng R134a (do có

GWP>150) bắt đầu từ trong các phương tiện xe từ năm 2011.



Môi chất lạnh và 5 yếu tố cần quan tâm

Áp suất hoạt động của môi chất trong chiller



3.5.2 Lựa chọn chất tải lạnh ( Mình chuyển sang PHần 3, Lựa chọn Chất tải lạnh)

Đối với những hệ thống lạnh trung tâm, để chuyển lạnh đến từng phòng người ta có thể dùng chất trung gian nhận nhiệt của tác nhân lạnh gọi là chất tải lạnh (Secondary Coolant). Chất tải lạnh có thể là không khí hoặc nước hay là hỗn hợp Nước - Glycol

Do công trình thiết kế lớn, nhiều tầng, nhiều không gian. Do đó, ta chọn chất tải lạnh là nước, vì khi đó đường ống chất tải lạnh đến

từng phòng nhỏ gọn, đỡ tốn kém, ít tổn thất hơn so với không khí. Nếu sử dụng chất tải lạnh là không khí đối với công trình nhiều tầng thì hệ thống ống dẫn cồng kềnh, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của công trình và đôi khi rất phức tạp cho việc bố trí đường ống.

Với chất tải lạnh là nước, việc phân phối chuyển tải lạnh đến từng cụm xử lý không khí của từng phòng đơn giản. Vì thế khả năng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm ở từng phòng dễ thực hiện hơn, đảm bảo được yêu cầu của từng phòng.

Ngoài những vấn đề nêu trên, nước có khả năng đáp ứng những yêu cầu về kỹ thuật và tính kinh tế :

+ Không ăn mòn thiết bị + Giá thành rẻ, dễ tìm. + Không gây cháy nỗ và không độc hại cho người. + Độ nhớt nhỏ. + Khả năng dẫn nhiệt lớn. + Nhiệt độ sôi lớn.



PHẦN HAI: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG WATER CHILLER I. Tổng quan về Water Chiller

Là một dạng của hệ thống điều hòa không khí gián tiếp, trong đó đầu tiên môi chất lạnh (MCL) trong thiết bị bay hơi (TBBH) của máy lạnh làm lạnh nước( chất tải lạnh), sau đó nước sẽ làm lạnh không khí trong phòng cần điều hòa bằng các thiết bị trao đổi nhiệt như AHU (Air Handing Unit), FCU (Fan Coil Unit) hoặc là buồng phun.Vậy ở đây MCL không làm lạnh trực tiếp không khí như hệ trực tiếp mà thông qua chất tải lạnh là nước.

Water Chiller là máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới tải của công trình. Là tổ hợp của 4 cụm chi tiết căn bản là máy nén thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ và van tiết lưu. Đối với thiết bị bay hơi nước sẽ làm lạnh nước

Hình: Mô hình sơ đồ của hệ thống Chiller



Phân loại Chiller

Trong hệ thống điều hòa không khí sử dụng nước là chất tải lạnh thì Chiller là chi tiết quan trọng nhất.Việc lựa chọn loại Chiller nào là phù hợp cho công trình cụ thể đòi hỏi kỹ sư thiết kế phải có am hiểu từng loại Chiller để đưa ra phương án tối ưu với từng loại.

Các loại Chiller -Loại Chiller hấp thụ: Nguyên lý dựa trên chu trình lạnh hấp thụ: (Hình )

Nói một cách dễ hiểu là cụm Absorber (Bình hấp thụ) như đầu hút máy nén Pump như máy nén và Generator (Bình sinh hơi) như đầu đẩy máy nén.Các thiết bị còn lại như chu trình lạnh có máy nén hơi.Trong chiller loại này có 3 loại Chính là : (Hình 3)



Đối với những Chiller loại này có hệ số COP khá nhỏ khoảng từ 0.6-0.8 đối loại Single-Effect, từ 0.9-1.2 đối với loại Double-Effect, từ 0.9-1.1 đối với Direct-Fired. Do hiệu suất thấp nên hiện tại các Chiller hấp thụ ít được sử dụng trong các công trình ĐHKK tại Việt Nam. Loại Single-Effect có thể lấy nhiệt từ quá trình sản xuất để cung cấp hơi cho Chiller chạy. Loại Double-Effect yêu cầu hơi có áp suất trung bình nên thường áp dụng nơi có loại lò hơi chuyên dùng. Còn loại Direct-Fired tích hợp thêm một buồng đốt, hiếm khi dựa trên nguồn nhiệt.

Phân loại Chiller theo máy nén:

+Loại Chiller sử dụng máy nén Piston:

Công suất loại Chiller này nhỏ hơn 200 Tons (RT).Do những đặc điểm của máy nén Piston như thể tích chết độ ồn cao, hiệu suất kém. Nên Chiller sử dụng máy nén Piston này thực tế ít được dùng. Việc điều chỉnh năng suất lạnh chủ yếu qua xilanh. Ngoài ra do máy nén Piston có nhiều chi tiết nên khả năng hư hỏng cao hơn so với các loại chiller khác.

Do vậy mà Chiller loại này thường được thay thế bằng chiller sử dụng máy nén xoắn ốc hoặc trục vít với cùng công suất lạnh tương đương.

Hình: Máy nén Piston



+Loại Chiller sử dụng máy nén Xoắn Ốc-Scroll Chiller

Dải công suất cũng giới hạn là nhỏ hơn 200 RT. Loại xoắn ốc có hiệu suất cao hơn khá nhiều so với Piston, máy nén loại xoắn có ít chi tiết hơn loại Piston là 64%. Kết cấu nhỏ gọn, hoạt động êm hơn.

+Loại Chiller sử dụng máy nén Trục Vít:

Thông thường dải công suất rộng từ 50RT đến 1100 RT, ngoài ra công suất của 1 số hãng có thể lớn hơn. Tương tự như máy nén xoắn ốc thì máy nén trục vít giữ hơi ga trên rãnh trục vít sau đó nén chúng lại bằng cách giảm thể tích ga lạnh đi.Ga lạnh đi vào buồng nén thông qua ngõ hút ga ở phía trên buồng nén. Do máy nén trục vít chỉ có 3 bộ phận chính là 2 trục vít và van trượt nên tuổi thọ làm việc sẽ cao, hiệu suất cao, hoạt động êm. Có khả năng điều chỉnh tải vô cấp thông qua van trượt. Công suất tiêu thụ điện nhỏ hơn nhiều so với Chiller sử dụng máy nén Piston. Có 2 loại chính là trục vít nằm ngang và loại thẳng đứng. Thực tế loại này được sử dụng cho những công trình nhỏ và vừa, khoảng dưới 600RT.



+Loại Chiller sử dụng máy nén ly tâm:

Công suất từ 550RT tới 3000RT,đặc biệt thích hợp cho những công trình lớn. Ưu điểm là hiệu suất và độ tin cậy cao. Tuy nhiên kích thước lớn do vấn đề hồi dầu máy nén ly tâm.Bình bốc hơi thường là dạng ống vỏ ngập lỏng bởi vì kích thước nhỏ gọn và đặc tính truyền nhiệt cao.

Hình: Máy Chiller ly tâm

Trong Chiller loại này có thể phân loại theo cách bố trí những chi tiết chính trong Chiller:

+ Một tầng hay nhiều tầng.



+ Loại giải nhiệt gió hay nước

+ Loại hở hay kín

+ Truyền động trực tiếp hay bằng bánh rằng.

+ Điều chỉnh công suất lạnh theo tấm chắn đường vào(Inlet vanes)

2. Lưu lượng và công suât lạnh Trong điều hoà không khí thường thiết kế nhiệt độ nước lạnh cấp là 44o F

(6.7oC) và lưu lượng là 2.4 gpm/ton (0.82 l/s/ton). Q = G x Cp x ΔT. Q- Nhiệt, kW G- Lưu luợng, l/s Cp- Nhiệt dung riêng của môi chất, kJ/kg.độ

Thông thường, điều hoà không khí được chọn nhiệt độ là 24oC, độ ẩm là 50%, và khi đó nhiệt độ đọng sương là 12.82oC.

Nếu chọn ΔT qua bình bay hơi là 7oC, thì với điều kiện thiết kế trên nhiệt độ nước vào là 7oC. Tuy nhiên việc chọn ΔT, và nhiệt độ nước vào bình bay hơi là tùy yêu cầu thiết kế và từng kiểu hệ thống khác nhau.

Thay đổi vận tốc nước qua chiller ảnh hưởng lớn đến hiệu quả hoạt động của chiller, vận tốc quá thấp thì dòng sẽ chảy tầng và giảm hiệu suất chiller. Minimun của vận tốc vào khoảng 3 fps (feet per second) (0.9 l/s). Vận tốc lớn quá sẽ gây ồn, rung và mòn ống. maximum vận tốc thường vào khoảng 12 fps (3.65 m/s). Và trên thực tế ta thường lấy vận tốc vào khoảng 1- 3.5 m/s.



Air cooled Chiller và Water cooled Chiller.

Air Cooled Chiller là Chiller có thiết bị ngưng tụ là dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí

Water Cooled Chiller là chiller có thiết bị ngưng tụ là bình ngưng giải nhiệt bằng nước

Bảng trên mô tả phạm vi ứng dụng của từng loại, tuy nhiên còn tuỳ thuộc và điều kiện môi trường, yêu cầu của chủ đầu tư và một số điều kiện khác mà ta chọn loại nào.



3. Chiller và năng lượng tiêu thụ Chiller là thiết bị tiêu tốn điện năng nhiều nhất trong toà nhà (nhà máy). Ví dụ

với chiller 1000 tons sẽ có moto tương ứng là 700 HP. Hệ số hiệu quả của Chiller hoạt động đầy tải được cho dưới dạng kW/ton, nghĩa là chi phí điện năng cho một ton lạnh. COP (Coefficient of Performance = kWcooling / kWinput) hay EER (Energy Efficiency Ratio = Tons X 12/ kWinput)

Hệ số hiệu quả khi chiller chạy không đầy tải là NPLV (Non-Standard Part Load Value) Bảng sau mô tả các hệ số hiệu quả của Chiller theo tiêu chuẩn ASHRAE

Std 90.1

Tháng 12-1998 thì tổ chức ARI cho phát hành tiêu chuẩn mới cho hệ thống đánh giá khả năng giảm tải của Chiller dùng trong các ứng dụng điều hòa.



Trong đó:

IPLV (Intergrated Part Load Value): thông số chỉ giá trị hiệu suất của Chiller tại các điểm định sẵn trong tiêu chuẩn ARI. NPLV(Non Standard Part Load Value): thông số chỉ giá trị hiệu suất của Chiller tại điều kiện khác với ARI nhưng nằm trong những giới hạn được cho trước.



Giá trị IPLV được tính toán với công thức phía trên, trong đó:

A: Giá trị hiệu suất ở 100% tải ứng với nhiệt độ nước giải nhiệt vào Chiller là 29.4oC B: Giá trị hiệu suất ở 75% tải ứng với nhiệt độ nước giải nhiệt vào Chiller là 23.9oC C: Giá trị hiệu suất ở 50% tải ứng với nhiệt độ nước giải nhiệt vào Chiller là 18.3oC D: Giá trị hiệu suất ở 25% tải ứng với nhiệt độ nước giải nhiệt vào Chiller là 18.3oC Theo nghiên cứu khảo sát ở 29 thành phố lớn tại Mỹ thì có 1% chiller hoạt động đầy tải 100%; 42% chiller hoạt động ở 75% tải, 45% chiller hoạt động ở 50% tải; và chỉ có 12% chiller hoạt động ở 25% tải. Rõ ràng với nhiệt độ nước giải nhiệt đầu vào giảm đến 29.4oC --- 18.3oC là hầu như không thể đạt được đối với điều kiện thời tiết ở Tp. Hồ Chí Minh. Rõ ràng tiêu chuẩn này phụ thuộc nhiều vào thông số hoạt động của tháp giải nhiệt. Giá trị hiệu suất giảm tải này được áp dụng cho hệ thống:



1- Hệ thống chỉ có 1 chiller duy nhất. Trong thực tế thì phòng máy chiller thường phải có nhiều hơn 1 chiller, theo thống kê ở Mỹ chỉ có 14.3% phòng máy chỉ có 1 chiller, trong khi đó con số này ở Việt Nam có lẽ là <1%, có nghĩa khoảng 99% các phòng máy được thiết kế hiện nay đều có từ 2 chiller trở lên do mang tính dự phòng về thời gian giao nhận, chuyển hàng chiller về Việt Nam. Khi phòng máy có 3 chiller hoạt động ( phổ biến) thì mỗi Chiller đảm nhiệm khoảng 33% tổng công suất vận hành của toàn công trình. Trước khi gọi thêm Chiller thứ 2 hoạt động thì hệ thống điều khiển sẽ tác động để giảm tải chiller trước đó theo đúng sơ đồ sau:



4. Hệ thống ống nước Ống nước thường dùng ống thép cho nước lạnh và thép trán kẽm cho nước giải

nhiệt. Hệ thống nước lạnh thường là hệ kín, trên hình là hệ thống kín đơn giản với bơm đặt phía dưới. Chú ý là cột áp tĩnh do chênh lệch độ cao được tạo ra cả 2 đầu bơm, trong hệ thống kín bơm chỉ cần thắng trở lực trên đường ống và và các thiết bị.

Đối với hệ thống bơm giải nhiệt do tháp giải nhiệt thường là loại hở, do đó hệ thống bơm là hở. Do đó bơm phải được chọn cột áp gồm trở lực của hệ thống và độ cao từ bể tháp

đến đỉnh tháp (chú ý là không phải độ cao của toà nhà). - Trong hệ thống chiller cho nhà cao tầng (Hight-rise building), cột áp tĩnh trở nên đáng kể và có thể vượt quá sức bền của ống và thiết bị (Chiller chẳng hạn). Hầu hết các chiller được chế tạo với sức bền 150 Psi.

- Mặc dù một số chiller được chế tạo với sức bền cao, tuy nhiên giá thành khá đắt, một giải pháp là đặt các chiller ở các tầng khác nhau để tránh cột áp hệ thống không vượt quá 150 Psi.



Một số giải pháp thiết kế hệ thống chiller cho nhà cao tầng ( rất cao có cột áp tĩnh của hệ thống trên 10 bar).

Ta có ví dụ sau: Giả sử tòa nhà là 70 tầng, cột áp hệ thống (cột áp do trở lực hệ thống cũng là cột áp bơm chiller) là 50mH20, cột áp tĩnh là 200mH20. Có 3 vị trí đặt bơm: Dưới tầng hầm, tầng 35 và tầng thượng 70. Ta xét ảnh hưởng của cột áp tĩnh đến sức bền chiller và bơm (Chiller và bơm đặt cùng nhau)

Tổng cột áp Ở PA 1: 240m Ở PA 2: 140m Ở PA 3: 40m Ta thấy đặt bơm và chiller trên tầng thượng là có khả năng nhất. Tuy nhiên

việc đặt Chiller và bơm trên cao thì chi phí vận chuyển rất tốn kém và nguy hiểm.



Do đó một phương án tối ưu là sử dụng các dàn trao đổi nhiệt đặt ở tầng 35, và tầng 1 (hay tầng hầm).

Hệ thống được chia ra như sau: Chiller 1 chạy cho tầng 15-30. Chiller 2 chạy cho bộ trao đổi nhiệt, nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt sẽ phục

vụ cho tầng 1-15. Chiller 3 chạy cho bộ trao đổi nhiệt phía trên, đồng thời cấp lạnh cho tầng 30-

40 và bơm nước tuần hoàn qua bộ này sẽ cấp lạnh cho tầng 40-70. Với sự bố trí này thì áp suất của hệ thống được chia ra và do đó đảm bảo độ

bền cho các thiết bị. 5. Bình giản nở:

Bình giản nỡ và cấp nước bổ sung: Có công dụng bù giản nỡ khi nhiệt độ nước thay đổi và bổ sung thêm nước khi cần. Nước bổ sung phải được qua xử lý cơ cẩn thận.

Có 2 loại: kín và hở. Loại hở thì mặt thoáng của nước trong bình được cho thông với khí trời, về mặt lắp đặt nên lắp bình ở vị trí cao hơn điểm cao nhất trong hệ thống tối thiểu là 1m, thể tích thường được chọn khoảng 6% tổng lượng nước tuần hoàn trong hệ thống.



6. Hệ thống mạng ống hồi Có 2 loại: Hồi trực tiếp và không trực tiếp Loại không trực tiếp.

Loại này chiều dài đường ống hồi từ tải về hầu như bằng nhau, khi đó độ giảm

áp trên các nhánh tương đương nhau. Và dĩ nhiên ta tốn thêm chi phí cho đường ống.

Loại trực tiếp

Với các thiết kế này thì nhánh qua coil gần Chiller nhất sẽ có tổn thất áp suất

thấp nhất. và độ giảm áp giữa các nhánh không đều nhau, nhưng giảm được chi phí đường ống. Hệ này cần thêm van cân bằng áp. Đường ống và hiệu quả năng lượng

Vật liệu và kiểu hệ thống đường ống sẽ ảnh hưởng khác nhau đến hiệu quả làm việc của bơm, chi phí đầu tư cho hệ thống, do đó cải thiện độ giảm áp trong hệ



thống nên được xem xét: Gồm các yếu tố: - Vật liệu, vật liệu khác nhau sẽ có hệ số ma sát (Pa/m) khác nhau. - Kích thước đường ống, kích thước càng nhỏ thì độ ma sát càng lớn, độ giảm áp càng lớn, do đó phải xem xét cân bằng giữa chi phí đầu tư và vòng đời của hệ thống. - Fitting ( co, tee, giảm…), giảm tối đa các fitting nếu có thể. - Van, luôn có độ giảm áp lớn và giá cao, cần đặt chúng ở vị trí chính xác nhất. - Hệ thống ống hồi là trực tiếp hay không trực tiếp. - Cách nhiệt, chi phí cách nhiệt là rất lớn tuy nhiên nó phải luôn có trong hệ thống ống dẫn lạnh. Tiêu chuẩn ASHREA 90.1-2001 yêu cầu hệ thống đường ống như sau:

- Đường ống phải bọc cách nhiệt theo bảng sau:

7. Bơm

Thông thường chọn bơm ly tâm ( Inline hay base mount), cho hệ thống bơm nước lạnh và giải nhiệt. Bơm thường được đặt trước Chiller.

Đối với hệ thống có cột áp tĩnh nhỏ thì bơm đặt trước hay sau chiller đều chấp nhận được, nhưng hệ có cột áp tĩnh lớn thì bơm đặt trước làm chiller phải chịu áp của đầu đẩy bơm cao.

Bơm được chọn theo lưu lượng của chiller và cột áp là tổng trở lực của hệ thống.

Điểm làm việc của bơm là giao của đường cong bơm và dường cong hệ thống. - Lưu lượng bơm nước giải nhiệt:

Gc = Qk/Cp.T Qk - Công suất nhiệt của chiller, kW



Δt - Độ chênh nhiệt độ nước giải nhiệt đầu ra và đầu vào,

Cp - Nhiệt dung riêng của nước, Cp = 4,186 kJ/kg.oC

- Lưu lượng bơm nước lạnh: GCh = Qo/Cp.T, l/s. Qo - Công suất lạnh của chiller, kW;

Δtnl

- Độ chênh nhiệt độ nước lạnh đầu ra và đầu vào, Δt = 5-7oC;

Cpn

- Nhiệt dung riêng của nước, Cpn

= 4,186 kJ/kg.K.

Cột áp của bơm được chọn tuỳ thuộc vào mạng đường ống cụ thể, trong đó cột áp tĩnh của đường ống có vai trò quan trọng. Bơm biến tần

Việc thay đổi lưu lượng qua hệ thống tương ứng với tải gồm các cách sau: - Thay đổi đường đặc tính bơm, thường sử dụng cho hệ thống nhỏ - Dùng van, đơn giản (tăng độ giảm áp) - Dùng biến tần, giá đắt nhưng so với chi phí tiết kiệm năng lượng và chi phí so

với cả hệ thống thì biến tầng cho bơm là giải pháp tối ưu. Lưu lượng của hệ thống được điều khiển bằng cách duy trì độ chênh áp giữa ống cấp và ống hồi. Điểm đo thường được đặt ở FCU xa nhất.

Nguyên tắc điều khiển biến tần: Biến tần sẽ duy trì độ chênh áp nhất định cho hệ thống, nếu có nhiều coil đóng thì trở lực qua hệ thống tăng khi đó biến tần điều khiển bơm chạy chậm lại và lưu lượng qua hệ thống ít lại sao cho duy trì độ chênh áp cần thiết. Nếu nhiều coil mở ra thì độ chênh áp giảm bơm tăng tốc độ làm tăng



lưu lượng. Do đó điểm đo độ chênh áp phải đặt tại nơi có độ chênh áp qua coil bé nhất.

Ví dụ: Với tải thiết kế , độ chênh áp qua coil 1 là 30mH20, qua coil 5 là 10 mH20. Cần duy trì độ chênh áp cần thiết là 30mH20.

Nếu ta đặt sensor ở coil 5, khi chỉ có coil 1 hoạt động thì độ chênh áp qua coil 1 chỉ là 10 mH20.

Nếu sensor đặt gần bơm (coil 1), thì bộ điều khiển sẽ set độ chênh áp tối thiểu cần thiết là 30 mH20, tức là bơm luôn chạy sao cho hệ thống đạt độ chênh áp là Lợi thế của phương pháp này là áp suất của hệ thống duy trì chính xác yêu cầu tối thiểu, do đó tiết kiệm được năng lượng cho bơm.

Đối với hệ thống nhiều bơm, thì mỗi bơm đều phải sử dụng biến tần. Ví dụ, hệ thống dùng 2 bơm cùng công suất, một sử dụng biến tầng, một không.

Giả sử ở 0- 50% tải bơm 1 (dùng VFD) chạy, khi tải tăng trên 50% bơm 2 khởi động với tốc độ cố định sẽ chế ngự bơm kia và áp đẩy 2 bơm là khác nhau gây va đập thuỷ lực.

Trên hình biểu diễn mối quan hệ giữa % lưu lượng và % công suất. Ta thấy là

bơm biến tầng không tiết kiệm được năng lượng nhiều khi lưu lượng < 33% và tầng số 20Hz. Khi này sẽ gây ra một số vấn đề về moto, lưu lượng qua chiller thấp….Do đó đối với hệ thống bơm bến tầng phải hoạt động với điều kiện tối thiểu 2 yếu tố trên.



Bơm và năng lượng tiêu thụ: Chúng ta thường tưởng nhầm khi thấy moto của bơm nhỏ ( so với của chiller)

nhưng chúng luôn hoạt động khi chiller hoat động. Và độ tiêu thụ năng lượng của bơm thường khoảng 2/3 năng lượng tiêu thụ của chiller. Do đó vận hành tiết kiệm năng lượng của bơm luôn mang lại hiệu quả kinh tế năng lượng cao.

8. Tháp giải nhiệt Trong các hệ thống lạnh sử dụng

bình ngưng ống chùm, nước sau khi trao đổi nhiệt nhiệt độ tăng lên đáng kể. Để giải nhiệt cho nước người ta sử dụng các tháp giải nhiệt.

Tháp có 02 loại : Tháp tròn và tháp dạng khối hộp, tháp dạng khối hộp gồm nhiều modul có thể lắp ghép để đạt công suất lớn hơn. Đối với hệ thống trung bình thường sử dụng tháp hình trụ tròn.

Tháp được làm bằng vật liệu nhựa composit khá bền, nhẹ và thuận lợi lắp đặt. Bên trong có các khối nhựa có tác dụng làm tơi nước, tăng diện tích và thời gian tiếp xúc. Nước nóng được bơm tưới từ trên xuống, trong quá trình phun, ống phun quay quanh trục và tưới đều lên trên các khối nhựa. Không khí được quạt hút từ dưới lên và trao đổi nhiệt cưỡng bức với nước. Quạt được đặt ở phía trên của tháp giải nhiệt. Phía dưới thân tháp có các tấm lưới có tác dụng ngăn không cho rác bên ngoài rơi vào bên trong bể nước của tháp và có thể tháo ra để vệ sinh đáy tháp. Thân tháp được lắp ghép từ các tấm rời, vị trí lắp ghép tạo thành gân làm cho thân tháp vững chắc hơn. Đối với tháp công suất nhỏ, đáy tháp được sản xuất nguyên tấm, đối với hệ thống lớn, bể tháp được ghép từ nhiều mãnh. ống nước vào ra tháp bao gồm : ống nước nóng vào, ống bơm nước đi, ống xả tràn, ống xả đáy và ống cấp nước bổ sung



9. AHU và FCU

Các dàn trao đỏi nhiệt thường sử dụng cho hệ chiller là FCU, AHU… FCU ( Fan coil Unit) là dàn trao đổi nhiệt ống đồng cánh nhôm và quạt gió.

Nước chuyển động trong ống, không khí chuyển động ngang qua cụm ống trao đổi nhiệt, ở đó không khí được trao đổi nhiệt ẩm, sau đó thổi trực tiếp hoặc qua một hệ thống kênh gió vào phòng. Quạt FCU là quạt lồng sóc dẫn động trực tiếp.

AHU được viết tắt từ chữ tiếng Anh Air Handling Unit. Tương tự FCU, AHU thực chất là dàn trao đổi nhiệt để xử lý nhiệt ẩm không khí.

AHU thường được lắp ghép từ nhiều module như sau: Buồng hoà trộn, Bộ lọc bụi, dàn trao đổi nhiệt và hộp quạt. Trên buồng hoà trộn có 02 cửa có gắn van điều chỉnh, một cửa lấy gió tươi, một cửa nối với đường hồi gió.

Nước lạnh chuyển động bên trong cụm ống trao đổi nhiệt, không khí chuyển động ngang qua bên ngoài, làm lạnh và được quạt thổi theo hệ thống kênh gió tới các phòng. Quạt AHU thường là quạt ly tâm dẫn động bằng đai.

AHU có 2 dạng: Loại đặt nằm ngang và đặt thẳng đứng. Tuỳ thuộc vào vị trí lắp đặt mà ta có thể chọn loại thích hợp. Khi đặt nền, chọn loại đặt đứng, khi gá lắp lên trần, chọn loại nằm ngang.



II. Các hệ thống Chiller 1. Single Chiller System (SCS)

SCS được thiết kế và vận hành đơn giản nhất, nhưng có hiệu quả thấp nhất. Nếu chiller bị hỏng thì xem như không có khả năng thay thế, nếu dự phòng thì chi phí tăng

Hoạt động Hình bên mô tả hệ thống

SCS với lưu lượg không đổi và chạy ở 80% tải. Nước lạnh có thể có lưu lượng thay đổi hay không đổi. Các thông số được lấy theo tiêu chuẩn ARI

Cấu tạo Chiller được chọn theo tổng tải Hình: Hệ thống Single Chiller (SCS) của công trình, nhưng Chiller làm việc tại tải đỉnh chỉ trong khoảng thời gian ngắn trong ngày. Chiller hoạt động ổn định ở mức tải 50-60% tổng tải (Tuỳ vào đặc tính công trình). Hầu hết các chiller được sản xuất với hiệu quả cao nhất ở mức gần hoặc đầy tải. Do đó SCS không phát huy được tối ưu hiệu quả của Chiller.

Nhưng ngoại trừ đối với loại chiller Dual Compressor, Chiller này được thiết kế chạy với hiệu quả cao nhất tại 50% tải. Do đó với hệ thống SCS thì Dual Compressor Chiller được khuyến khích chọn.

2. Hệ thống nhiều Chiller Có nhiều cách kết nối các chiller vào hệ thống. Một số hoạt động tốt, một số

không, Sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu qua một số cách lắp đặt chung- phổ biến nhất, gồm ưu và nhược điểm của chúng



2.1 Hệ chiller lắp song song

Hình: Hệ Chiller mắc song song -Kết nối đường ống song song là cách lắp đặt phổ biến cho hệ thống nhiều

chiller. sủ dụng 1 bơm để đẩy nước qua 2 chiller và qua hệ thống đến tải. Cách lắp đặt này sử dụng cho hệ thống có lưu lượng không đổi qua coil (Coil sử dụng Three-way valve hay face- and- bypass damper), hay trong hệ thống có lưu lượng qua coil thay đổi ( Two- way valve).

- Thay đổi lưu lượng qua coil sử dụng Two-way valve trong hệ thống này sẽ làm dao động lưu lượng nước qua chiller.

- Nước được bơm qua các chiller liên tục, bất kể một hay hai chiller hoạt động. Như hình trên là hệ thống đang chạy 50% tải. Nước về là 12.2oC hoà trộn với nước qua chiller đang chạy 5.6oC và cấp nước cho hệ thống 8.9oC. Độ tăng này gây ra thiếu lạnh ở phụ tải hay có vấn đề về điều khiển độ ẩm. Khi đó hệ thống điều khiển sẽ set nhiệt độ xuống bù sự thiếu hụt này. Tuy nhiên độ giảm này cũng có giới hạn tuỳ thuộc vào tính chất vận hành và giới hạn làm lạnh của bộ bay hơi của mỗi chiller. Hệ thống càng nhiều chiller, rắc rối này càng nhiều. Do đó cách lắp đặt này ít khi dùng cho hệ thống có 2 chiller trở lên.



Cách lắp đặt này ta tách ra mỗi chiller có bơm riêng, cặp Bơm- Chiller có thể

cùng ON or OFF cùng nhau khi tải thay đổi. Cách này sẽ khắc phục sự giảm nhiệt độ do hoà trộn ở trên. Nhưng nó vẫn tồn tại vấn đề mới khi hệ thống có lưu lượng qua tải không đổi (Coil sử dụng three-way valve hay face- and- bypass damper để điều khiển lưu lượng nước). Khi hệ thống dưới 50% tải chỉ 1Bơm- Chiller chạy, tổng lưu lượng qua hệ thống giảm (60-70% tổng lưu lượng), khi đó các Coil thiếu nước, có thể một số đủ một số thiếu.



Hình 43: Mối liên hệ đường cong bơm và đường cong hệ thống. Khi 2 bơm chạy lưu lượng là 100%, khi một bơm chạy là 65%.

Cách lắp đặt này cũng có vấn đề khi Chiller hoạt động, khởi động hay dừng bơm của chiller này sẽ ảnh hưởng đến chiller khác. Ví dụ, nếu 1 Chiller đang hoạt động và Bơm -Chiller thứ hai khởi động, tổng lưu lượng nước sẽ không nhân đôi ngay mà đường cong Bơm và Chiller sẽ thực hiện cân bằng trở lại (Bơm- Chiller dừng khi tải dưới 50%), kết quả tăng lưu lượng lên chỉ 35% tổng lưu lượng. và tổng lưu lượng mới này không chia đều cho mỗi chiller. Và lưu lượng qua chiller đang hoạt động sẽ giảm nhanh từ 65% xuống 50%. Độ giảm nhanh lưu lượng thường gây giảm nhiệt độ và bộ điều khiển sẽ cắt Chiller do an toàn.

Cách lắp đặt này tạm chấp nhận được cho hệ thống 2 Chiller, đối với hệ thống lớn các vấn đề gây ra ở trên sẽ nhân lên nhiều lần.



2.2 Hệ Primary- secondary system( Decouple)

Hình 47: Hệ thống Chiller Decouple

Nếu lưu lượng nước qua các chiller (Production) có thể cô lập thuỷ lực với nước qua các coil (Distribution) thì các vấn đề gặp phải ở hệ thống lắp đặt chiller song song được giải quyết. Hình 47 là cách lắp đặt hệ chiller tách riêng lưu lượng qua chillers so với công suất nước cấp cho tải. Sơ đồ này có thể gọi là Primary- secondary system hay Decoupled chiller system.

Mặt dù việc tách các bơm ra 2 phần distribution (phân phối nước lạnh) và production( sản xuất nước lạnh), nghĩa là các bơm của 2 phần này vận chuyển cùng lượng nước, ở đây không có sự nhân đôi công suất bơm. Đường by-pass là chìa khoá để tách riêng hệ thống. Đó là do Production pumps chỉ thắng độ giảm áp phía production (production piping, chillers, and check valves), trong khi Distribution pump chỉ thắng độ giảm áp phía phân phối cho tải của hệ thống.

- Các chiller trong vòng production nhận lượng nước không đổi trong khi các coil trong vòng distribution nhận lượng nước thay đổi do điều khiển của two-way module valve (van 2 ngã).

- Ống By-pass có công dụng cô lập thuỷ lực các bơm sơ cấp Production pumps và thứ cấp distribution pump. Vì nước có thể chảy tự do giữa ống đẩy và ống về



của cả 2 loops (vòng). Sự thay đổi lưu lượng trong vòng này không ảnh hưởng đến vòng khác.

Mức độ cách ly thuỷ lực phụ thuộc vào độ giảm áp do đường by-pass. Độ cách ly chỉ hoàn thiện khi ông by-pass đủ lớn và không có ma sát. Kích thước điển hình của by-pass là khi vận tốc nước trong ống là 3- 4.5 m/s. (Căn cứ và lưu lượng qua Chiller lớn nhất).

Để ngăn ngừa sự hoà trộn giữa nước cấp và nước về, chiều dài ống này tối thiểu (Càng ngắn càng giảm độ giảm áp, ma sát) khoảng 5- 10 đường kính ống.

Khi thiết kế ống by-pass cần giữ cho ống free ( Không có sự cản trở dòng chảy không cần thiết). Ví dụ như không nên gắn check valve…

Hệ này được chia thành 2 vòng nước, vòng sơ cấp - Primary chỉ dùng để cung cấp nước đi qua cụm Chiller nên thường chỉ cần những bơm với cột áp nhỏ. Cụm Sơ cấp này bắt buộc phải là Bơm với tốc độ cố định vì khi này công nghệ sản xuất Chiller chưa cho phép lưu lượng nước qua Chiller thay đổi được, lưu lượng này bắt buộc phải là hằng số, nếu lưu lượng thay đổi thì hệ thống lập tức ngắt Chiller và báo lỗi hệ thống.

Vòng nước Thứ cấp-Secondary với mục đích là phân phối nước lạnh vào công trình, đến tải tiêu thụ... thì sử dụng các Bơm Biến Tần có khả năng thay đổi giảm vô cấp được vận tốc bơm. Đó chính là giảm Điện năng Tiêu thụ của hệ thống. Khi này hệ thống phải có Đường Bypass để duy trì lưu lượng nước qua Chiller là cố định, lưu ý là Ống Bypass này không có van nào chặn vì đường nước có thể Bypass qua lại ở cả 2 phía tùy theo nhu cầu tải và lưu lượng qua khu vực Chiller.

Hệ thống này đã có khả năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống Bơm tuần hoàn khi dùng Biến tần ở đây, nhưng chúng ta phải thêm cả một hệ thống bơm khác, kèm theo đó là tiêu tốn biết bao nhiêu chi phí phụ kiện kèm theo nó. Một phương án khác, cách lắp đặt này sử dụng thêm ống góp đầu đẩy các bơm, cách này chỉ sủ dụng cho hệ thống có các chiller cùng công suất và cùng loại, nếu không sẽ gây ra sự thừa hoặc thiếu nước qua các chiller hoặc sự hoạt đông không thích hợp giữa bơm và chiller.

Nhược điểm của hệ này là khi góp ống lại thì gây va đập thuỷ lực lớn. Nếu Isolate valve mở trước khi bơm khởi động thì lưu lượng qua chiller sẽ giảm đột ngột, gây ra sự mất ổn định trong điều khiển.

Nếu bơm chạy trước khi van mở thì khi hoạt động chiller nhận lưu lượng nước tăng tức thời, gây mất ổn định trong điều khiển hoặc nước va đập mạnh.

Tổng cột áp bơm yêu cầu của hệ thống Primary- secondary system sẽ nhỏ hơn cho hệ thống không thiết kế bơm theo kiểu này. Vì tổng đầu đẩy của hệ



( production và distribution) được chia cho mỗi bơm (mỗi phần). Mỗi phần hoạt động hiệu quả hơn do chúng chỉ hoạt động chống lại đầu thấp hơn (năng lượng). Hơn nữa, kích thước bơm phân phối được chọn đa dạng theo tải mà không chọn theo đỉnh tải do đó giảm đc kích thước của bơm xuống 20-30%.

Rõ ràng để thực hiện thay đổi lưu lượng ở bơm phân phối thì phải sử dụng two-way module valve để thay đổi lưu lượng qua coil. Thực ra theo tiêu chuẩn ASHRAE/IESNA 90.1- 1999, mục 6.3.4.1 quy định sử dụng Two-way module valve cho hệ thống này.

Tuy nhiên trong một số truờng hợp vẫn sử dụng Three-way valve cho các coil ở xa bơm phân phối nhất để đảm bảo có đủ lạnh cho các coil này.

2.3. Variable- Primary- Flow System (VPF System)

Thay đổi lưu lượng là một trong những nguyên nhân sử dụng hệ thống Primary- secondary system

Trong quá khứ, các Chiller không thể linh hoạt cho phép lưu lượng thay đổi qua thiết bị bay hơi, do đó vòng Production được thiết kế với lưu lượng không đổi qua chiller và thay đổi qua tải để tiết kiệm năng lượng của bơm phân phối. Và sự cách ly thuỷ lực được sử dụng với 2 mục đích như đã đề cập.

Phương án khác, sử dụng VPF System, lưu lượng nước thay đổi qua toàn bộ hệ thống, qua Thiết bị bay hơi (TBBH) của chiller vẫn tốt như qua các coil. Điểm khác so với hệ Primary- secondary system là không có cách ly thuỷ lực giữa 2



loop. Lợi ích cơ bản của hệ này là loại bỏ được bơm phân phối và các ống kết nối, dây điện…Nó cũng giảm nhẹ chi phí vận hành do ít khi có nước qua đường by-pass.

Tuy nhiên đòi hỏi chiller phải hoạt động chính xác khi lưu lượng nước qua nó thay đổi (có giới hạn). Giới hạn này gồm Min(flow), max(flow) và bỏ qua sự dao động nhanh khi qua chiller. Vượt qua giới hạn này sẽ làm rối loạn điều khiển và có khi thất bại cho hệ thống. Do đó hệ này đòi hỏi phả theo dõi lưu lượng qua mỗi chiler sao cho chúng duy trì trong giới hạn cho phép. Không nên cố sư dụng các chiller củ, điều khiển điện và khí nén không thể điều chỉnh lưu lượng qua thiết bị bay hơi được.

Chú ý là hệ này vẫn cần sử dụng van by-pass để duy trì tối thiểu lượng nước qua chiller, vị trí đặt như hệ hệ Primary- secondary system hay có thể là vài three-way module valve ở một số Coil xa.

Theo nghiên cứu của tổ chức Ashrae thì hệ thống VPF này có khả năng: - Giảm năng lượng tiêu tốn trên toàn hệ thống đến 3% / năm - Giảm chi phí đầu tư khoang 4-8% do giảm được số lượng bơm so với hệ decouple , và tiết kiệm không gian, Co, Tee, Fitting kèm theo nó. - Giảm chi phí vòng đời, bảo trì khoảng 3-5% - Giảm năng lượng cho hệ Bơm nước lạnh từ 25-50% - Giảm chi phí năng lượng vận hành Chiller đến 13% Phạm vi ứng dụng hệ thống VPF:

Dùng trong các công trình có biến thiên tải lạnh nhiều để tận dụng khả năng tiết kiệm của biến tần.

Khi hệ thống với lưu lượng của tải có khả năng thay đổi ít nhất là 30% Khả năng tiết kiệm cao hơn so với hệ thống Primary – Variable Secondary Cải tạo những nơi mà lưu lượng sơ cấp có thể được thay đổi (dành cho các

Chiller được sản xuất trong khoảng thời gian 10 năm trở lại đây). Tuy nhiên hiện nay thì chỉ của Chiller của hãng Trane mới có khả năng thay đổi lưu lượng qua TBBH

Khi khách hàng than phiền rằng chi phí năng lượng vận hành cao hơn chi phí ban đầu và tuổi thọ thiết bị thấp.



Hệ thống VPF không nên được áp dụng khi:

Hệ thống điều khiển hiện tại đã quá cũ và các thiết bị đo lường chính xác không được ứng dụng

Van 3 ngả được sử dụng trong toàn bộ hệ thống FCU, AHU, không có tác dụng khi hệ thống không có sự biến thiên lưu lượng khi giảm tải đóng ngắt FCU.

Hệ thống không thể thay đổi lưu lượng (có thể trong các nhà máy thì hoạt động là chạy hoàn toàn)

Khi hệ thống quá lớn, công trình cao, nếu chỉ có 1 hệ bơm sơ cấp có thể sẽ phải rất lớn và cột áp nước quá cao gây các vấn đề về thủy lực thì phải dùng thêm hệ thống thứ cấp.

Hệ thống chia nhiều khu vực đặc tính khác nhau mà dùng chung phòng máy. Khi này phải dùng các hệ thống Bơm thứ cấp (Secondary) khác nhau để phân phối nước lạnh đến các khu vực riêng biệt này.

Lưu ý khi sử dụng hệ thống Lưu lượng nước sơ cấp thay đổi:

Trong Spec phải có yêu cầu cho Chiller- loại phải chứng minh được là có khả năng thay đổi 30% lưu lượng nước trong thời gian 1 phút mà vẫn có khả năng duy trì ổn định khoảng dao động nhiệt độ nước ra khỏi Chiller là ± 0.830C. Các Chiller không đáp ứng được điều kiện này coi như bị loại bỏ hoàn toàn. Bình bốc hơi Chiller phải có khả năng ứng dụng với hệ thống Bơm Biến tần thay đổi lưu lượng nước qua nó. Tư vấn thiết kế phải kiểm tra kỹ các thông số đáp ứng được trên đây của nhà cung cấp Chiller để khẳng định khả năng sử dụng hệ thống VPF (hầu hết các Chiller mới sản xuất hiện nay đều có thể ứng dụng được).



CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LANH (COOL STORAGE) Đặt vấn đề: - Trong cuộc sống hiện đại, hệ thống điều hoà không khí là một trong những thiết bị không thể thiếu trong các toà nhà, văn phòng , khách sạn, ngân hàng, nhà máy máy sản xuất thiết bị điện tử…. Để vận hành những hệ thống điều hoà này, chúng ta cần một lượng năng lượng lớn (điện năng), có thể chiếm tới 70% tổng năng lượng sử dụng của cả nhà máy .Thêm vào đó, hiện tượng quá tải của lưới điện trong giờ cao điểm và giá điện giờ cao điểm cao hơn gấp 3 giờ thấp điểm. - Làm thế nào để giảm thiểu được chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hoà không khí là một trong những vấn đề được nhiều người quan tâm nhất hiện nay. - Có nhiều biện pháp để giảm điện năng cho hệ thống điều hoà không khí, một cách tiết kiệm hiệu quả và đơn giản đó là công nghệ tích trữ lạnh mà đặc biệt là công nghệ trữ băng (Ice Storage) I. Giới thiệu tổng quan về công nghệ tích trữ nhiệt

1. Khái quát Tích trữ nhiệt (Thermal Energy Storage) liên quan đến việc cấp nhiệt cho thiết

bị lưu trữ và sau đó lấy nhiệt này sử dụng cho thời điểm khác. Điều này có thể có thể bao gồm: trữ nhiệt ở nhiệt độ cao (Heat storage), và ở nhiệt độ thấp (cool storage)

Trong các ứng dụng của HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning) thì tích trữ nhiệt lạnh ở dạng băng hay nước lạnh được sử dụng rộng rãi nhất.

Hình: Modul tích trữ băng

Hiện nay, ở Mỹ thì hàng ngàn hệ thống lạnh có sử dụng giải pháp trữ lạnh đã được lắp đặt và sử dụng trong lĩnh vực HVAC, phổ biến cho văn phòng cao ốc, trường học, bệnh viện… Và ở Việt Nam thì đây là một công nghệ mới và đã bắt đầu đưa vào với mục đích tiết kiệm năng lượng, ví dụ như Siêu thị BIGC Hải



Phòng, nhà máy Dược OPV – Bình Dương, VTV Center. Trong đó có đến 80-85% trữ lạnh dưới dạng băng, còn 10 – 15% sử dụng giải pháp trữ lạnh dưới dạng nước lạnh hay muối Eutectic.

2. Cơ sở ứng dụng và nguyên lí hoạt động của hệ thống trữ lạnh 2.1 Cơ sở ứng dụng:

Công nghệ tích trữ lạnh như đã nói ở trên có hai dạng tích trữ đó là tích trữ dạng băng và tích trữ dạng nước lạnh. Có 3 phương pháp trữ lạnh:

* Tích trữ lạnh dùng nước * Tích trữ lạnh dùng băng * Tích trữ lạnh dùng muối eutectic hay PCM (Phase change Materials)

Tuy nhiên trong lĩnh vực HVAC thì trữ dạng băng và nước lạnh được sử dụng rộng rãi nhất. Hệ thống tích trữ lạnh của hệ thống Water Chiller sử dụng nhiệt ẩn của lượng nước lớn trong bình tích trữ nhiệt và liên kết với sự chuyển pha từ dạng rắn sang dạng lỏng trong bình tích trữ lạnh. Bảng: So sánh đặc tính của các phương pháp tích trữ lạnh

Chất dùng tích trữ lạnh

Nhiệt độ tích trữ, 0C

Nhiệt độ xả tải, 0C

Nhiệt độ biến đổi pha, 0C

Dung tích, m3/kWh

Nước 4÷7 5÷8 0.0861÷0.1690 Băng -9 ÷-3 1÷3 0 0.0193÷0.0265 PCM 4÷6 9÷10 8,3 0.0483

Trong đó, lợi dụng nhiệt ẩn tan băng của nước 335 kJ/ kg để tích trữ năng

lượng lạnh.Với sự so sánh này thì trong thực tế sử dụng dạng băng trong tích trữ lạnh được sử dụng nhiều với hiệu quả kinh tế cao.



Hình: So sánh các phương án tích trữ lạnh

Tích trữ lạnh có 2 công nghệ là: Tích trữ 1 phần và tích trữ toàn phần. * Đối với tích trữ 1 phần: Hệ thống tích trữ lạnh trong suốt giờ thấp điểm, và chỉ bổ sung tải một phần cho tải lạnh trong giờ cao điểm

Hình: Sơ đồ phụ tải giờ cao điểm với tích trữ một phần ở chế độ tạo băng

và làm lạnh .

* Đối với tích trữ toàn phần: Hệ thống trữ lạnh trong suốt giờ thấp điểm, và cấp lạnh cho tải trong suốt giờ cao điểm, máy lạnh water chiller ngưng hoạt động sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.



Hình: Sơ đồ phụ tải tạo băng ở giờ cao điểm với tích trữ toàn phần

2.2 Sơ đồ nguyên lí Hệ thống trữ lạnh được hợp thành từ bốn thành tố- khác với hệ thống Water Chiller, gồm: Bình trữ lạnh (băng, nước lạnh, hay PCM), máy làm lạnh, lưu chất truyền nhiệt (Secondary Coolant) và bơm

Hệ thống lạnh sẽ vận hành để tích trữ năng lượng (lạnh) vào ban đêm (thấp điểm, giá điện rẻ) dưới ba dạng như đã nói ở trên và sẽ giải phóng nguồn năng lượng này (tan băng) cung cấp lạnh cho hệ thống vào ban ngày (cao điểm, điện giá cao). Quá trình này sẽ lập lại theo chu kỳ hằng ngày.

Hình: Sơ đồ nguyên lí của Ice Storage điển hình



2.2.1 Máy lạnh trung tâm: Như đã giới thiệu ở phần tổng quan về Chiller 2.2.2 Bơm

Với một hệ thống trữ băng lớn thì cơ hội để tối ưu hóa năng lượng bơm là thường hợp lý.Nó được hình thành bởi ba riêng biệt, mỗi bơm có một nhiệm vụ riêng.

- Bơm Chiller: Bơm có thể tích không đổi, cung cấp tốc độ dòng của hệ thống, nhưng một mình nó thì không thể thắng được cột áp của hệ thống.

- Bơm cấp tải (Load pump): Bơm chất tải lạnh đi vào dàn lạnh (AHU, FCU), là bơm có thể tích thay đổi

- Bơm nước đá (Ice pump): Đây là bơm có thể tích thay đổi. Thay đổi lượng nước lạnh tuần hoàn trong hệ thống trữ băng

2.2.3 Bình trữ lạnh (Tank) Có thể chứa những quả cầu lạnh, nước- chúng được làm lạnh nhờ chất tải lạnh (Secondary Coolant) - chất tải lạnh có thể là hỗn hợp nước – Etylence Glycol, hay nước- Propylence Glycol. Loại sử dụng phổ biến nhất trong tích trữ băng Glycol gọi là bồn tĩnh- là một bồn kín trong đó nước đá là phương tiện tích trữ năng lượng nhiệt (lạnh). Các bồn trữ lạnh thực hiện đông đá một phần trong ngày và sau đó tan ra trong thời điểm khác của ngày.

Hình: Bồn trữ lạnh

- Trong Cristopia Energy System, thì bồn trữ lạnh được tích hợp cùng với Ball Ice gọi là STL sẽ được giới thiệu phần sau

2.2.4 Lưu chất truyền nhiệt (Chất tải lạnh) - Máy lạnh trung tâm truyền nhiệt cho lưu chất truyền nhiệt đến nhiệt độ

thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước.Chất tải lạnh được bơm đến Bồn trữ lạnh và truyền nhiệt cho nước bên trong bồn chứa, điều này làm cho nước đông lại.

- Theo tính toán thực tế thì hỗn hợp nước – Glycol để tối ưu là H2O là 75%, Glycol là 25%.



Bảng: Đặc tính của lưu chất truyền nhiệt

Lưu chất Nhiệt độ đóng

băng, 0C

Nhiệt dung riêng

kJ/kg0K

Độ nhớt, mPa/s

Nước 0 4.2 1.5

Etylence Glycol (25%)

-11.7 3.77 3.2

Propylence Glycol (30%)

-12.8 3.85 5.2

- Trong các giải pháp thì hầu như trong các hệ trữ băng thì Glycol được sử

dụng nhiều.Vì: * So với Propylence Glycol thì Etylence Glycol có nhiệt dung riêng bé hơn

nên tốc độ dòng chảy lớn hơn dẫn đến Tốc độ tạo băng nhanh hơn * Độ nhớt của Propylence Glycol lớn hơn nên chi phí bơm tăng và Coil

cũng lớn hơn, vấn đề này không kinh tế * Etylence Glycol không ăn mòn, nên an toàn cho đường ống, các bộ phận

của hệ Chiller.

Hình: So sánh nhiệt độ đóng băng của lưu chất



2.3 Nguyên lí hoạt động Hệ thống tích trữ lạnh được chia thành 02 giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất: là giai đoạn nạp tải vào trong hệ thống tích trữ lạnh Hệ thống gồm 02 vòng tuần hoàn tương đương : Vòng tuần hoàn thứ nhất nối với chiller với hệ thống tích trữ lạnh, vòng thứ 2 nối chiller với hộ tiêu thụ lạnh Hai vòng này đặt song song với nhau trong hệ thống. Ở trường hợp thứ nhất khi hộ tiêu thụ lạnh ít tải (ví dụ ban đêm), ứng với chiller hoạt động hết công suất, một phần tác nhân lạnh trung gian sẽ đi vào hệ thống tích trữ lạnh.Tại đây, hệ thống tích trữ lạnh sẽ hấp thụ năng lượng lạnh này

Hình: Chế độ nạp tải của tích trữ toàn phần



Hình: Chế độ xả tải của tích trữ toàn phần Giai đoạn thứ hai: là giai đoạn xả tải từ hệ thống tích trữ lạnh. Trường hợp

này khi tải của hộ tiêu thụ lạnh lớn hơn tải của máy nén cần thiết khi hoạt động hết công suất, hệ thống tích trữ lạnh sẽ được xả tải thông qua tác nhân lạnh trung gian trong hệ thống để bù vào tải của chiller để đáp ứng đầy đủ tải lạnh cho hộ tiêu thụ. Trường hợp này cũng được sử dụng để ngưng vận hành máy lạnh vào giờ cao điểm, khi đó tải lạnh của hộ tiêu thụ sẽ được cung cấp từ hệ thống tích trữ lạnh, nhờ đó chi phí điện cho hệ thống lạnh sẽ được giảm đáng kể.



Hình: Chế độ nạp tải của tích trữ một phần

Hình: Chế độ xả tải của tích trữ một phần



Trong bất kì dạng trữ lạnh nào thì hoạt động của hệ thống đều có các chế độ hoạt động sau. Điển hình là Các chế độ hoạt động của hệ thống trữ lạnh dạng quả cầu nhiệt (BallIce TES) Bảng: Các chế độ hoạt động của BallIce TES

Chế độ nạp tải (Charge): Vòng tuần hoàn bao gồm chiller và hệ thống tích trữ lạnh. Đây là chế độ nạp tải toàn phần cho hệ thống tích trữ lạnh, điều này xảy ra khi hộ tiêu thụ không sử dụng tải và hoạt động khi thời điểm có giá điện thấp.Trong chế độ hoạt động này thì Chiller làm lạnh chất tải lạnh (Secondary coolant) sau đó chất tải lạnh được bơm đi qua bồn trữ lạnh và làm kết đông PCM chứa trong Nodule. Năng lượng được tích trữ như nhiệt ẩn trogn suốt quá trình chuyển tiếp từ lỏng sang rắn của PCM



Hình: Chế độ nạp tải (Charge)

Hình: Biểu đồ năng lượng ở chế độ nạp tải Chế độ DIRECT PRODUCTION: Khi phụ tải yêu cầu nhỏ hơn công suất thiết kế của Chiller thì hệ thống chạy ở chế độ này.Khi đó bình trữ lạnh được cô lập và chỉ có Chiller hoạt động cấp tải cho khu vực cần điều hòa

Hình: Chế độ DIRECT PRODUCTION Chế độ DISCHARGE ONLY: Vòng tuần hoàn bao gồm hệ thống tích trữ lạnh và hộ tiêu thụ lạnh.Đây là chế độ xả tải của hệ thống tích trữ lạnh, điều này xảy ra khi ta muốn ngừng máy nén vì một lý do nào đó và tải tiêu thụ nhỏ hơn tải của hệ thống tích trữ lạnh hiện Có.Chế độ này hoạt động khi thời điểm phụ tải điện hay giá điện cao.



Hình: Chế độ DISCHARGE ONLY

Ví dụ như hình trên: Tải lạnh của khu vực cần điều hòa xuất hiện trong khoảng

Noon đến 8pm và nó được cung cấp nhờ quá trình tan băng trong Bình trữ lạnh. Ở chế độ này thì chỉ có thể thực hiện được trong Tích trữ toàn phần khi công suất trữ lạnh đủ lớn để đáp ứng yêu cầu tải lạnh Chế độ DIRECT PRODUCTION + DISCHARGE: - Vòng tuần hoàn bao gồm chiller, hệ thống tích trữ lạnh (xả tải) hộ tiêu thụ lạnh. Điều này xảy ra khi tải của hộ tiêu thụ vượt qua tải định mức của chiller và bình trữ lạnh.Bình trữ lạnh đã hấp thụ trong chế độ trước để bù vào tải của chiller đáp ứng đầy đủ cho hộ tiêu thụ.Ở chế độ này thì tải lạnh được cung cấp bởi hoạt động của Chiller và tan băng trong bình trữ lạnh



Hình: Chế độ DIRECT PRODUCTION + DISCHARGE - Ở chế độ này thì công suất của chiller giảm khoảng 30 – 60 % so với yêu cầu cực đại.Trong suốt đêm (thấp điểm) thì năng lượng được tích trữ.Do đó, trong tính toán người ta dùng Hệ số giảm công suất của chiller là 0.3 – 0.6

Hình: Biểu đồ tải ở chế độ DIRECT PRODUCTION + DISCHARGE Ví dụ như hình trên thì tại giờ cao điểm thì công suất của Chiller chỉ đáp ứng 40% yêu cầu của tải lạnh và phần còn lại được cấp bởi bình trữ lạnh. - Ở chế độ này thì chỉ thực hiện trong công nghệ tích trữ một phần (partial storage system) Chế độ DIRECT PRODUCTION + CHARGE: Vòng tuần hoàn bao gồm chiller, hệ thống tích trữ lạnh (nạp tải), hộ tiêu thụ lạnh.Điều này xảy ra khi khi tải của hộ tiêu thụ nhỏ hơn tải định mức của chiller.Trong chế độ này thì Chiller đồng thời cấp tải lạnh cho phụ tải và cấp cho STL, trong chế độ này thì giới hạn là 10 – 15% công suất Chiller cho chế độ nạp tải (charge).



Hình: Chế độ DIRECT PRODUCTION + CHARGE 3. Các dạng tích trữ băng 3.1 Tích trữ dạng băng tan chảy bên ngoài ống (EXTERNAL MELT ICE-ON-COIL) Bồn tích trữ loại này gồm một dàn lạnh đặt chìm trong một bể nước, chất tải lạnh (Secondary coolant) nhiệt độ thấp chảy trong ống.Hình ww trình bày quá trình hình thành và tan băng trên bề mặt ống.Chất tải lạnh thường được sử dụng là Etylen glycol, nồng độ từ 25 ÷ 40%.

Hình: Quá trình hình thành và tan băng trên bề mặt ống



- Ở chế độ nạp tải (sản xuất băng): Glycol được chiller lạnh làm lạnh xuống đến nhiệt độ khoảng – 70C, lúc này glycol chỉ đi vào dàn lạnh của bồn tích trữ, băng bắt đầu hình thành trên bề mặt ống và dày dần lên - Ở chế độ xả tải (làm tan băng): Nước hồi về từ các hộ tiêu thụ sẽ được làm lạnh tùy thuộc vào phương thức vận hành, nước ra khỏi bồn tích trữ có nhiệt độ khoảng 1- 5 0 C được đưa đến cấp lạnh cho các hộ tiêu thụ 3.2 Tích trữ dạng băng tan chảy bên trong ống (Internal Melt ice on Coil):

Hình: Quá trình hình thành và tan băng bên trong ống Quá trình hình thành băng giống như dạng tan chảy băng bên ngoài ống, nhưng quá trình tan băng ở đây là Chất tải lạnh (Secondary coolant) thường là Glycol đi bên trong ống để làm tan băng.

3.3 Tích trữ băng dạng quả cầu băng (Ball Ice) Tích trữ dạng này được thực hiện qua thiết bị STL

- STL là một thuật ngữ của Cristopia Energy System, đó chính là một bình chứa đầy Nodule

- STL được xác định bởi nhiệt độ chuyển pha và thể tích (nghĩa là từ công suất tích trữ và tốc độ trao đổi nhiệt)

Ví dụ: STL – AC.00 - 15

Thể tích

Nhiệt độ chuyển pha

Đường kính của Nodule (98mm)



3.3.1 Nodule là gì? - Hầu hết các giải pháp PCM phù hợp cho HVAC và hệ thống lạnh đều có tính ăn mòn.Cho nên một giải pháp để tránh nhiễm bẩn môi chất và ăn mòn hệ thống thì quả cầu băng (Nodule) là một giải pháp. - Sự hình thành quả cầu băng (Nodule) được mô phỏng dưới đây

Hình: Sự hình thành quả cấu băng Trên thị trường hiện nay, sản phẩm này được chế tạo và cung cấp với thị phần lớn nhất bởi Cristopia Energy Systems

Air pocket

Phase ChangeMaterial (PCM)

Blend of polyolefines

Plug

Hình: Thành phần và cấu tạo của quả cầu băng (Nodule)



* Vật liệu: Hỗn hợp của Polyolefin, dày khoảng1.00mm * Bên trong chứa PCM (Phase Change Material) * Tùy theo loại Nodule mà có nhiệt độ chuyển pha, khối lượng và nhiệt ẩn …khác nhau. Nodule được sản xuất với ba loại có đường kính: 77mm (loại SN), 78mm (Loại IN) và loại 98mm (Loại AC.00). Tất cả nodule được sản xuất chịu áp suất cao- trên 10bar Bảng thông số của các Nodule của Cristopia Energy System

- Tùy theo Loại Nodule có đường kính bao nhiêu mà nó có thời gian tạo băng và xả băng khác nhau quan hệ tuyến tính với Nhiệt độ của chất tải lạnh



Hình: Mối quan hệ giữa thời gian tạo băng và nhiệt độ chất tải lạnh của loại AC.00 - Số lượng Nodule trong hệ thống xác định tốc độ trao đổi nhiệt giữa PCM và lưu chất truyền nhiệt - Tích trữ băng dạng này thì các Nodule này sẽ được chứa trong bình lớn (Tank).Trong chế độ nạp tải thì chất tải lạnh đi qua bình chứa và trao đổi nhiệt với các Nodule và hình thành băng trong Nodule và chế xả tải thì chất tải lạnh có nhiệt độ cao đi vào bình chứa làm tan băng. Hai quá trình này được mô tả như hình dưới dưới

Hình: Quá trình nạp và xả tải trong Nodule



Hình: Nodule trong bình chứa

- Cristopia Energy System đã đưa ra bề mặt trao đổi nhiệt và số lượng Nodule /m3 cho từng loại Nodule

Bảng: Bề mặt trao đổi nhiệt và số lượng /m3 cuả các Nodule

Loại Nodule [Øe], mm

Bề mặt trao đổi nhiệt (m2/kWh)

Số lượng/m3

77 2548 78

1.0 2444

98 0.6 1222 - Cũng dựa trên sự khác nhau về tính chất nhiệt động mà các Nodules được sử dụng trong các phạm vi khác nhau (Hình bên dưới)



Hình: Phạm vi sử dụng của một số Nodule 3.3.2 Bình chứa (Tank) Đặc điểm của bình chứa:

- Chế tạo bằng thép đen (Áp suất thử bền từ 4.5 đến 10 bar) - Đặt nằm hoặc đặt đứng hoặc có thể được chôn dưới đất - Với mỗi loại bình chứa thì có kích thước, thể tích, lượng chất tải lạnh

khác nhau

Điều hòa không khí

Ứng dụng trong lạnh công nghiệp với nhiệt độ âm

Ứng dụng trong công nghiệp với nhiệt độ lạnh sâu



. Hình: Bình chứa của Cristopia

Hình: Kiểu bình nằm ngang

Bảng: Thông số kỹ thuật của một số bình chứa thuộc STL

Volume m³

External diameter mm

Total lengh mm

External surface area for insulation m²

Connections inlet / outlet

mm

Number of cradles

Empty weight kg

Heat transfer fluid volume m³

2 5

10 15 20 30 50 70 100

950 1250 1600 1900 1900 2200 2500 3000 3000

2980 4280 5240 5610 7400 8285 10640 10425 14770

10 18 29 37 47 61 89 106 147

40 50 80

100 125 150 175 200 250

2 2 2 2 3 3 4 4 6

850 1250 1990 2900 3700 4700 6900 7300 12700

0.77 1.94 3.88 5.82 7.77

11.64 19.40 27.16 38.80



3.4 Phân tích ưu điểm:

Ngoài việc tiết kiệm tiền điện. Khi áp dụng hệ thống này ngay từ đầu, chúng ta còn có thể tiết kiệm được đáng một số chi phí ban đầu như sau:

Giảm công suất lắp đặt máy lạnh (từ 30% - 70%) Giảm lượng gaz (lạnh) tiêu thụ. Giảm công suất tháp giải nhiệt. Giảm công suất nguồn (điện)-máy biến thế, trạm điện Giảm kích thước phòng máy. Giảm thiểu quá trình khởi động cho máy lạnh. Giảm chi phí vận hành. Giảm chi phí vận hành. Tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống.

Đối với tầm vĩ mô (quốc gia) :

Giảm hiệu ứng nhà kính (do giảm được công suất nguồn phát của các nhà máy nhiệt điện)

Giảm công suất cho các nhà máy điện trong giờ cao điểm Tăng hiệu suất máy phát.

4. Cơ sở tính toán, thiết kế bình trữ lạnh Sau khi tính được công suất trữ lạnh thì người kỹ sư có thể chọn được bình trữ

lạnh và Chiller cho hệ thống.Tuy nhiên có một số hệ số ảnh hướng đến quá trình: tốc độ đông và xả băng của bình trữ lạnh, tốc độ và nhiệt độ của dòng lưu chất truyền nhiệt…

4.1 Tốc độ tạo băng và xả băng: 4.1.1 Tốc độ đông: Bình trữ băng phải được chọn sao cho tốc độ đông đủ nhanh để làm đông một lượng băng trong khoảng thời gian tạo băng của quá trình nạp tải.Tốc độ đông nhỏ nhất cũng được viết theo công suất yêu cầu của chiller khi nó hoạt động theo chế độ tạo băng

Tốc độ đông nhỏ nhất = ice makingfor available timecapacity storage ice



4.1.2 Tốc độ tan băng: Bên cạnh đó, bình trữ băng phải chọn sao cho có tốc độ tan băng đủ nhanh để thỏa mãn công suất lạnh thiết kế khi ở chế độ xả băng

Tốc độ tan băng lớn nhất = Tải lạnh thiết kế - Công suất của Chiller

Ví dụ như hình vẽ trên: tại một thời điểm khi tải lạnh cao nhất xuất hiện, công suất của Chiller chỉ đáp ứng 40% tải lạnh, vì thế tốc độ tan băng của Bình trữ lạnh phải đủ nhanh để đáp ứng 60% tải lạnh còn lại trong thiết kế.

4.2 Công suất của Bình trữ lạnh (Theo Crisopia Energy System) 4.2.1 Công suất của Chiller:

NCC = TCL / H1CR1 + H2CR2 + H3CR3 Trong đó: TCL (Total Cooling Load): Tổng tải lạnh (Tons) NCC (Nominal Chiller Capacity): Công suất danh nghĩa của Chiller H1: Thời gian nạp tải (giờ) H2: Thời gian làm lạnh trực tiếp trong thời kì cao điểm (giờ) H3: Thời gian làm lạnh trực tiếp trong thời kì thấp điểm (giờ) CR1: Tỉ lệ công suất trong chế độ nạp tải (%) CR2: Tỉ lệ công suất trong chế độ làm lạnh ở thời kì cao điểm (%) CR3: Tỉ lệ công suất trong chế độ làm lạnh ở thời kì thấp điểm (%)



4.2.2 Công suất của Bình trữ lạnh NSC = TCL – DSL

Trong đó: NSC (Nominal Storage Capacity): Công suất của bình trữ lạnh (Tons.h) DSL (Directly Served Load): Tải lạnh cấp trực tiếp từ Chiller hay bình trữ lạnh khi xả băng (Tons.h)

DSL = NCC*[(H2CR2 + H3CR3) + CAPCH] Với: CAPCH: Công suất cấp từ bình trữ lạnh trong khi nạp tải đồng thời (Nghĩa là hệ thống vừa được cấp lạnh từ Chiller vừa cấp từ Bình trữ lạnh)

4.3 Thể tích bình trữ lạnh:

V = DSTLNSC

Trong đó V: Thể tích bình trữ lạnh, (m3) NSC: Công suất của bình trữ lạnh DSTL: Mật độ trữ lạnh của bình trữ lạnh (Tons.h/m3) Với: Mật độ trữ lạnh của bình trữ lạnh được tính theo công thức sau

DSTL = Ql + [Qsl x (T3 - Tst)] + [Qss x (Tm - Tst)]

Ql: Nhiệt ẩn của chất trữ lạnh, (kWh/m3) Qsl: Nhiệt hiện của chất trữ lạnh, (kWh/ m3/°C) T3: Nhiệt độ đầu ra của chất tải lạnhh khi xả băng, (0C) Tm: Nhiệt độ trung bình của chất trữ lạnh tại cuối giai đoạn nạp tải, (0C) Tst: Nhiệt độ chuyển pha của chất trữ lạnh (PCM), (0C)

4.4 Hệ số giảm công suất của Chiler khi chạy giữa hai chế độ trữ băng và cấp lạnh trực tiếp:

f = 1 – [0.03(T3 – T2)] Trong đó: T2: Nhiệt độ lưu chất truyền nhiệt vào bình trữ lạnh ở chế độ trữ băng, 0C 5. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TẠO BĂNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG Để cho việc chọn các thông số tính toán trong thiết kế cho hệ thống Ice Storage thì trong phần này chúng tôi sẽ đi phân tích ảnh hưởng của chế độ tạo băng trong toàn bộ hệ thống.Trong đó:



5.1. Đối với Chiller Trong hệ thông sử dụng bình trữ lạnh, các chiller được sử dụng chung, vừa chạy cho tải vừa tạo ice trong bình trữ lạnh. Khi chạy ở chế độ nạp tải nhiệt độ cấp cho icestorage luôn thấp hơn chế độ chạy cho tải. Trong chế độ chạy cho tải, công suất chiller giảm tương ứng với tải và duy trì nhiệt độ cài đặt nước ra theo tải mong muốn Trong chế độ ice-making, chiller chạy với công suất tối đa đến khi đạt nhiệt độ đóng băng của nodule trong bình tích trữ.

Điều này làm giảm công suất của chiller do các nguyên nhân sau: Với nhiệt độ môi chất lạnh trong máy nén giảm, khối lượng riêng của môi chất giảm, Với thể tích hút của máy nén không đổi làm lưu lượng khối lượng giảm làm giảm công suất máy nén. Tuy nhiên chế độ Ice making thường hoạt động về đêm do đó nhiệt độ ngưng tụ thấp, lợi thế này bù đắp phần nào tổn thất công suất trên.



5.2 Hiệu quả làm việc của coil lạnh Để giảm nhiệt độ đóng băng của nước nên ta dùng hỗn hợp mước và etylen-glycol 25% làm môi chất tải lạnh cho hệ thống

Và với tính chất của etylen-glycol, ở các dãy nhiệt độ nhiệt dung riêng thấp hơn của nước, trong khi độ nhớt lại tăng.

Từ hình trên ta thấy với cùng nhiệt độ cấp là 7.2oC công suất giảm so với dùng nước là 133 – 116 = 17 kW ( 13%), và độ giảm áp qua Coil tăng 23.5 – 20.6 = 2.9 ( 14%). Tuy nhiên có vài cách khắc phục vấn đề này:



- Tăng diện tích trao đổi nhiệt của coil, như trong hình nếu tăng Coil row từ 6 lên 8 sẽ đạt được công suất mong muốn (133 kW), tuy nhiên đồng thời nó lại tăng trở lực của không khí và của chất tải lạnh qua coil - Cách khác là tăng lưu lượng qua coil, tuy nhiên lại tăng độ giảm áp của môi chất hơn cách trên (làm tăng chi phí đường ống ). - Cách hiệu quả nhất là giảm nhiệt độ chất tải lạnh vào coil,

Tuy nhiên cái này lại tăng công suất của chiller (do giảm nhiệt độ nước cấp). Cách này có hiệu quả tôt nhất do có chi phí đầu tư thấp nhất (so với các phương án trên cần cột áp bơm, quạt cao…)



Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ này từ 4.4oC xuống 3.3oC sẽ tăng hiệu quả hơn theo hình sau

Vẫn đạt được công suất coil nhưng giảm được lưu lượng và độ giảm áp của

chất tải lạnh, giảm được năng lượng bơm. Cuối cùng giảm nhiệt độ nước cấp sẽ giảm được nhiệt độ không khí cấp, và do

đó giảm FCU, AHU, VAV, đườg ống, năng lượng cho bơm, quạt… 6. Một số vấn đề liên quan trong phần mềm Cristopia Energy System Stockaid 2004: 6.1 Layout: Trong hệ thống tích trữ lạnh thì khái niệm Layout để chỉ cho hình thức lắp đặt của bình trữ lạnh trong hệ thống. Theo đó thì trong hệ thống tích trữ lạnh có hai layout chính đó là: Song song (parallel) và Nối tiếp (Series) 6.1.1 Parallel: Bình trữ lạnh được lắp đặt song song với Chiller



6.1.2 Series: Trong Layout này căn cứ vào vị trí của bình trữ lạnh ở trước hay sau theo chiều hút của Chiller mà chia ra có hai loại: * Upstream: Đây là loại Layout mà Bình trữ lạnh được lắp nối tiếp và ở phía đầu hút của Chiller

*Downstream: STL được nối ở phía đầu đẩy của Chiller



CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP EARTHWISE EarthWise™ System – Tầm nhìn mới trong thiết kế Điều hòa Không khí.

Giải pháp giúp nâng cao hiệu suất hệ thống và tiết kiệm năng lượng của thời đại mới.

Là hệ thống dành cho bất kỳ chủ đầu tư nào quan tâm đến chi phí tiêu thụ năng lượng, chất lượng không khí trong không gian sống và môi trường xung quanh. Hệ thống EarthWise của Trane là một phương pháp thiết kế mới đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới. Tiêu chí của hệ thống EarthWise tăng hiệu suất cho hệ thống HVAC, giảm chi phí đầu tư và, gián tiếp giảm phát thải ra môi trường trong suốt tuổi thọ của công trình.

So sánh với các thiết kế truyền thống, hệ thống EarthWise không những có khả năng giảm được tổng chi phí đầu tư mà đồng thời giảm chi phí tiêu thụ điện năng trong quá trình vận hành. Hệ thống này bao gồm các tiêu chí chính sau: lưu lượng nước và gió thấp, nhiệt độ nước và gió thấp, sử dụng đường ống nước và bơm nhỏ hơn, ống gió nhỏ hơn, giảm tiêu thụ điện năng, giúp hệ thống hiệu suất cao.

Do giảm được kích thước của thiết bị, hệ thống này giảm được không gian sử dụng hơn cho phòng máy, tăng diện tích sử dụng cho chủ đầu tư

1. Hệ thống EarthWise là gì và hệ thống này có thể giúp gì cho bạn ? EarthWise đơn giản là một phương pháp thiết kế cho hệ thống Điều hòa Không khí giúp giảm chi phí đầu tư, giảm năng lượng vận hành đồng thời gián



tiếp giảm phát thải CO2 từ các nhà máy điện ra môi trường mà không hề làm giảm đi chất lượng không khí trong không gian điều hòa. Trong công trình cao ốc sử dụng điều hòa không khí, so sánh năng lượng tiêu thụ cho vận hành hệ thống lạnh tại 2 thời điểm năm 1970 và 2007 giúp ta có cái nhìn tổng quát về năng lượng với các giản đồ như sau:

Rõ ràng sau khi trải qua gần 40 năm thì tổng năng lượng tiêu thụ của hệ thống lạnh giảm đến gần 40%, và điều gì đã tạo ra sự thay đổi đó ?. Chúng ta nhìn vào giản đồ lịch sử phát triển hiệu suất của chiller như sau: Rõ ràng là hiệu suất của Chiller đã cải tiến vượt bậc từ 50-60% chỉ trong vòng 30 năm qua, tuy nhiên nhìn lại hiệu suất của tháp giải nhiệt và hệ thống bơm thì thấy rằng có những cải tiến rất ít. Với hiệu suất của Bơm chỉ khoảng 70% ~ COPbơm = 0.7 Trong khi đó với chiller ta có: COPchiller = 7.0 Do đó: COPchiller ~ 10 x COPbơm Cần cố gắng hơn nữa để đạt được hiệu suất tối ưu cho toàn hệ thống Điều hòa Không khí và Thông gió ( HVAC). Cách đây hơn 25 năm, nhiều hệ thống điều hòa không khí được thiết kế với Delta T = 5.50C. Tại sao Delta T= 5.50C trở thành quy tắc tiêu chuẩn. Một trong những lý do là kỹ thuật tại thời điểm đó còn nhiều hạn chế. Tiêu chuẩn ARI 550/590-1998 được hình thành với



quy tắc cho tính toán lưu lượng nước qua Bình bốc hơi và Bình ngưng như sau: Với nhiệt độ nước lạnh cấp là: 6.70C Delta T qua bình bốc hơi là: 5.50C Delta T qua bình ngưng là: 5.50C Quy tắc trên được suy ra từ công thức tính toán cơ bản: Q = G x Cp x ΔT Trong đó: Q: là tổng năng suất lạnh hệ thống (KW) G: là lưu lượng môi chất đi qua các bình trao đổi nhiệt (l/s) Cp: là nhiệt dung riêng của môi chất lưu chuyển qua các thiết bị (KJ/Kg.K) (Với môi chất là nước thì Cp= 4.18 KJ/Kg.K). ΔT: là độ chênh nhiệt độ nước vào và ra khỏi các bình trao đổi nhiệt của chiller(0C) Bằng cách tăng Delta T đi qua các bình trao đổi nhiệt ta có quy tắc thiết kế mới với tên gọi EarthWise System: Với nhiệt độ nước lạnh cấp là: 50C Delta T qua bình bốc hơi là: 90C Delta T qua bình ngưng là: 80C Quy tắc cơ bản của quạt và bơm như sau:

Hình:



Với ví dụ điển hình chỉ cần giảm 40% lưu lượng nước dẫn đến năng lượng tiêu thụ còn lại khoảng 20%, nghĩa là giảm đi gần 80% điện năng tiêu thụ

Hình: Sự thay đổi các thiết bị theo EarthWise Với việc chọn tháp theo lưu lượng nước giải nhiệt thì nhiều khả năng ta có thể giảm được kích thước của tháp giải nhiệt. Lợi ích về phía đường nước của việc sử dụng hệ thống EarthWise vào công trình mới: Sử dụng bơm nhỏ hơn Sử dụng tháp giải nhiệt nhỏ hơn Sử dụng đường ống và van nhỏ hơn Tiêu tốn ít năng lượng cho bơm Nhiệt độ nước lạnh hơn thích hợp cho không gian cần khử ẩm.



2. EarthWise System- Xét về phía đường gió:

Với nhiệt độ gió lạnh cấp sẽ nhỏ hơn (8.90C) so với theo điều kiện thông thường (12.80C). Lợi ích về phía đường gió của việc sử dụng hệ thống EarthWise: AHU, Fan coil, VAV Box nhỏ hơn Giảm kích thước đường ống gió Không gian đặt thiết bị nhỏ hơn Tăng tối đa không gian sử dụng Giảm độ ồn thiết bị Độ ẩm thấp hơn để cải thiện môi trường.

3. So sánh tính toán năng lượng ứng dụng hệ thống với 2 phương pháp khác nhau: Với hệ thống chiller có tổng năng suất lạnh 1000 Tons (3516 kW).

Thành phần ARI Std. EarthWise

Lưu lượng bơm 2400 gpm (151 l/s)

1600 gpm (101 l/s)

Cột áp bơm 33.5 m 14.9 m Hiệu suất bơm 80% 80% Hiệu suất động cơ 95% 95% Công suất bơm 65 kW 19 kW



Ứng dụng phương pháp thiết kế mới EarthWise giảm được 37% lưu lượng tương đương với giảm thiểu 70% công suất điện cho bơm nước lạnh. Năng lượng tiêu thụ của chiller giữa 2 phương pháp thiết kế khác nhau. Với cùng 1 chiller 1000 Tons:

Nhưng nhìn tổng quan toàn bộ hệ thống:

Rõ ràng với thiết kế hệ thống sử dụng phương pháp EarthWise (đơn giản chỉ là tăng độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và ra chiller) ta có khả năng tiết kiệm điện năng tiêu thụ cho toàn bộ hệ thống, đồng thời giảm chi phí lắp đặt cho các thiết bị phụ kiện kèm theo như co, van, tee, đường ống…



CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ TÍNH TOÁN BÌNH TRỮ LẠNH (Có thật sự cần cái này không?) Tiến trình thiết kế Xác định xem dùng tích trữ toàn phần hay một phần, nếu một phần thì làm cách nào để tối ưu hệ thống. - Xác định các ưu nhược điểm của hệ thống khi dùng trữ lạnh - Xác định công suất trữ lạnh - Chọn bình trữ lạnh và Chiller Xác định các ưu nhược điểm của hệ thống khi dùng trữ lạnh - Những ưu điểm nào là quan trọng nhất và ảnh hưởng đến chi phí đầu tư và

khả năng tiết kiệm: Ví dụ: Thiết kế trữ lạnh để giảm công suất cho chiller sẽ có công suất lớn hơn dùng để giảm chi phí đầu tư cho hệ thống. Đối với công trình này ta chọn thiết kế hệ thống giảm công suất cho chiller và hưởng chế độ điện 3 giá 1. Xác định công suất bình trữ lạnh Công suất bình bị giới hạn bởi không gian lắp đặt, tuy nhiên cái này có thể khắc phục được do nhà sản xuất có nhiều kiểu bình như bình nằm ngang, đứng, chôn đất, đối với building ta đặt ở tầng hầm (gần phòng máy) là giải pháp tối ưu. Với một số ảnh hưởng của Ice-storeage trình bày trên, có thể giảm được chi phí đầu tư do giảm được công suất bơm, quạt, coil…( do giảm nhiệt độ nước câp).

Có 2 dạng biểu đồ tải để xác định công suất bình trữ lạnh Thứ nhất là tổng tải lạnh đỉnh thiết kế cho 24h

Khi giá điện tại thời điểm tải đỉnh là rất cao, và không gian lắp đặt không bị giới hạn ta chọn bình tích trữ toàn phần (Chi phí đầu tư là rất cao)



Khi giá điện này không cao lắm, và bị hạn chế không gian lắp đặt ta dùng tích trữ một phần (khoảng 20 -40% tổng tải) Sơ đồ thứ 2 là tải tiêu thụ hàng năm của công trình

Sơ đồ trên chỉ ra sự thay đổi tải của công trình trong một năm Trục đứng là tải xảy ra trong công trình, trục ngang là số giờ xảy ra tải này. Công suất bình trữ càng lớn càng giảm công suất đỉnh cho chiller. Chi phí lắp đặt bình trữ là tuyến tính, nghĩa là kWh cuối cùng có giá bằng kwh đầu tiên, tuy nhiên lợi ích ( tiền thu hồi) thì không. Ví dụ kwh đầu tiên được luôn được sử dụng mỗi ngày, nhưng kwh cuối cùng thì chỉ sử dụng vài ngày có tải đỉnh trong 1năm. Ta thử kéo hình chữ nhật rộng ra ( tăng công suất bình trữ, giảm tải đỉnh chiller)



Có thể thấy chi phí đầu tư tăng nhanh hơn so với giảm tải đỉnh. Tuy nhiên sơ đồ tải hàng năm không miêu tả ảnh hưởng của giá điện. Việc đánh giá chính xác các yếu tố này cần dùng chương trình phân tích năng luợng Hourly energy-analysis programs, ( Phần này chúng tôi dùng Trace700 để phân tích). Sau khi phân tích năng lượng và xác định công suất của bình tích trữ, ta chọn bình trữ lạnh và chiller CHỌN CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG (Phần III, chương 3) Ice- storage có thể nối song song hay nối tiếp với Chiller, quyết định chọn song song hay nối tiếp dựa vào độ chênh nhiệt độ qua Cooling Coil. - Với T = 5 - 6 oC ( 5/10 hay 6/12) thì dùng song song, khi Chiller và Ice- storage hoạt động cùng dãy nhiệt độ. - Với T = 8 -12 oC ( hay cao hơn nữa), ta dùng hệ nối tiếp, khi này chiller và Ice- storage hoạt động ở dãy nhiệt độ khác nhau. Bây giờ ta sẽ phân tích ảnh hưởng của Glycol đến T qua coil. Cân bằng giữa Chiller và Ice- Storage

Quyết định chọn Chiller, Ice- Storage, lưu lượng và độ chênh nhiệt độ có quan hệ qua lại với nhau Như hình trên miêu tả, nếu ta chọn nhiệt độ càng bé sẽ tăng tốc độ đóng băng, nhưng sẽ giảm công suất của Chiller tạo băng.



Chọn Ice- storage dựa theo tốc độ tạo băng và tan băng cần thiết và chọn Chiller tạo băng cân bằng với tốc độ tan băng của Ice – storage. Quá trình này được tính lập từ phần mềm chọn chiller và chọn Ice- Storage. Quá trình này sẽ mất nhiều thời gian nếu không giới hạn lưu lượng và dãy nhiệt độ thích hợp. Lưu lượng và T tạo băng Chú ý là chúng ta đang phân tích giữa Chiller tạo băng và Ice – Storage, không xét đến Chiller chạy cho tải.

TT tạo băng = Nhiệt độ vào bình – nhiêt độ ra khỏi bình tích trữ. Trong chế độ tạo băng, Ice –Storage thuờng chỉ chịu tải của Chiller tạo băng, do đó tốc độ đóng băng phải cân bằng với công suất của Chiller tạo băng, và lưu lượng qua 2 thiết bị này là như nhau. - TT nhỏ thì cần lưu lượng lớn, tăng công suất bơm, chi phí đường ống, làm tăng độ sụt áp. - T T lớn thì nhiệt độ chất tải lạnh vào bình nhỏ sẽ giảm công suất Chiller và tăng năng lượng tiêu thụ của Chiller. - Với T = 4o C là khoảng nhiệt độ tối ưu



Nhiệt độ tiếp cận

T Approach = nhiệt độ trong bình - nhiệt độ ra khỏi bình. Giả sử nhiệt độ đóng băng của Ice-ball là 0o C, thì nhiệt độ chất tải lạnh ra khỏi bình phải thấp hơn 0o C TA càng nhỏ thì cần dàn trao đổi nhiệt lớn, tăng chí phí cho bình TA lớn, tức là nhiệt độ ra khỏi bình càng nhỏ, khi này làm giảm công suất của Chiller ( do hoạt động ở dãy nhiệt đọ nhỏ). TA = 1- 3oC là khoảng nhiệt độ tối ưu.



T qua coil

Như đã phân tích, với tính chất của Glycol ta phải thiết kế T càng lớn càng tốt trong điều kiện có thể và nhiệt độ trước khi vào coil khoảng 3,3 o C Với T ≥ 8 oC là khoảng nhiệt độ tối ưu. Đối với hệ thống tích trữ một phần, ngoài chế độ chỉ tạo băng, Ice- Storage còn thực hiện bù tải cho Chiller khi tải vượt quá công suất đỉnh chiller thiết kế. Do đó T qua chiller hay qua bình trữ không nhất thiết bằng T qua coil. Với sự phân tích trên đây chúng tôi quyết định dùng cách lắp giữa Chiller và Ice- Storage là nối tiếp. Trong cách lắp nối tiếp có 2 dạng: Downstream: Ice- Storage đặt sau Chiller Upstream: Ice- Storage đặt trước Chiller Việc xác định Downstream hay Upstream được phân tích sau đây. DOWNSTREAM HAY UPSTREAM

Ta tiến hành phân tích ví dụ sử dụng hệ chiller Decouple với bình trữ lạnh



Việc đặt Chiller hay tank khi chúng nhận được giá trị nhiệt độ Glycol hồi lớn nhất đều có lợi. Đặt chiller truớc làm tăng công suất chiller (khi hoat động) và hiệu quả làm việc (đã được phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ ở phần trên), Đặt Tank trước làm tăng công suất Tank do đó giảm số lượng, kích thước yêu cầu.

T qua CH: 14.4 – 8.7 = 5.7oC T qua Tank: 8.7 – 3.3 = 5.4 oC Giả sử on-peak load là 12hr, khi đó công suất Chiller là 487 tons, hiệu quả làm việc của Chiller ở tải đỉnh là 0.621 kW/ton.



của Tank là: 2660 ton-hr ứng với 20 bình trữ và năng lượng tiêu thụ tại khoảng đỉnh tải là 302 kW.

Khi đặt Upstream ta có các thông số sau: T qua Tank: 14.4 – 8.3= 6.1oC T qua Chiller: 8.3 – 3.3 = 5 oC Công suất Chiller là 417.5 tons, hiệu quả làm việc của Chiller ở tải đỉnh là 0.673 kW/ton. Năng lượng tiêu thụ 281 kW. Ta nhận xét như sau: Cùng với 20 bình trữ nhưng đặt Upstream sẽ tăng công suất hoạt động của Tanks lên 31%, trong khi giảm được tải đỉnh từ 5840 – 5010 = 830 ton-hr (16%). Tuy nhiên nhược điểm là nó giảm hiệu quả của Chiller 5.66 – 5.22 = 0.44 COP



Nếu ta vẫn giữ công suất Tanks là 2660 ton-hr, khi đó giảm được số tank xuống 20 – 16 = 4 tanks

Ưu điểm của cách lắp đặt này là giảm được chi phí đầu tư bình tích trữ ( do giảm số bình) và giảm được không gian lắp đặt.



Downstream, upstream và loại Chiller sử dụng

Với việc chọn lựa là tăng công suất hoạt động của bình trữ (giảm hiệu quả của

Chiller) hay ưu tiên hiệu quả của Chiller thì phương án nào là tối ưu. Trong hệ thống nhỏ (sử dụng vài bình trữ lạnh) và chiller loại có thể tích hút

dương (Helical-rotary, scroll, or reciprocating) việc tăng công suất hay giảm số lượng các bình trữ không có ý nghĩa cao về kinh tế, khi đó ta sử dụng dạng Dowstream.

Còn đối với hệ thống lớn sử dụng nhiều bình trữ lạnh cùng Chiller ly tâm, việc giảm số lượng bình có ý nghĩa kinh tế hơn, trong khi với chiller ly tâm thì dãy nhiệt độ glycol thấp ( khi đặt bình trữ lạnh trước chiller) không ảnh hưởng lớn lắm đối với công suất và hiệu quả làm việc của Chiller. Do đó phương án tối ưu là dạng Upstream. Với những phân tích ở trên cùng với đặc tính công trình đang thiết kế, chúng tôi chọn dạng Layout Upstream với hệ Decouple sử dụng bơm biến tần cho Primary Loop

Trong này chiller được chia ra 2 loại: Loại chiller chỉ chạy cho tải và Chiller tạo băng ( Chiller cũng được chạy cho tải ngoài chế độ tạo băng)

Đối với chu trình tạo băng các thông số thiết kế như sau

- T qua bình trữ: 4o C

- T qua coil: 8 o C

- T approach: 1 o C



ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀO BÌNH TRỮ LẠNH, TỐC ĐỘ DÒNG LƯU CHẤT ĐẾN CÔNG SUẤT TẠO BĂNG

Đồ thị trên mô phỏng sự ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ của lưu chất vào bình trữ lạnh đến công suất tạo băng của bình. Khi nhiệt độ lưu chất vào là 26°F (-3.3°C) với tốc độ là 50 gpm (3.2 L/s) thì công suât tạo băng là 13.3 tons (46.8 kW).Khi giảm hai giá trị nhiệt độ là 22°F (-5.6°C) khi đó công suất tạo băng tăng lên 17 tons (59.8 kW). Tuy nhiên để đạt cân bằng với nhiệt độ đầu vào bình trữ lạnh là 26°F (-3.3°C) thì cần tốc độ lưu chất gần như gấp đôi - Nếu tăng tốc độ lưu chất thì làm tăng năng lượng cho bơm, cũng như thế nếu ta giảm nhiệt độ lưu chất vào bình sẽ tăng năng lượng sử dụng cho Chiller.Chính vì vậy nên trong khi thiết kế cần phải tối ưu hóa cá hai vấn đề trên. - Giữa hai vấn đề trên thì làm giảm nhiệt độ lưu chất vào là cách thức có hiệu quả điển hình nhất để tăng công suất tạo băng của bình.Sự thiết kế này sẽ có giá đầu tư thấp hơn và năng lượng sử dụng cũng ít hơn so với giải pháp khi tăng tốc độ lưu chất. Ví dụ: Công suất tạo băng sẽ tăng lên 28% khi giảm nhiệt độ lưu chất vào 4°F (2.3°C)



PHẦN III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG WATER CHILLER

Trong phần này chúng tôi đi vào tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí hệ Water Chiller. Trong phần tính toán chúng tôi sẽ đi theo hướng tính toán thực tế mà bên ngoài hiện nay các kĩ sư HVAC đang làm, đó là dùng các phần mềm chuyên dụng của HVAC: Trace 700 của Trane, Ocean, Pipeflow… bên cạnh việc tính theo phương pháp cổ điển. Do tính chính xác của Trace 700 nên trong quá trình thiết kế



THUYẾT MINH THIẾT KẾ CƠ SỞ

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

* * *

CÔNG TRÌNH: TÒA NHÀ VĂN PHÒNG – THƯƠNG MẠI HUD

QUẬN THANH XUÂN TP.HÀ NỘI

CHỦ ĐẦU TƯ: TỔNG CÔNG TY ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN NHÀ VÀ ĐÔ THỊ



1. Lời giới thiệu Thuyết minh thiết kế là để mô tả căn bản, thiết kế hệ thống và giá dự tốn của

dịch vụ tòa nhà bao gồm hệ thống gió và điều hòa không khí,lắp đặt hệ thống điện, PCCC, hệ thống cấp thoát nước để đệ trình cho cao ốc văn phòng HUD –Hà Nội.

Cao ốc HUD được xây dựng với 5500m2, tổng diện tích có thể bán là 51043 m2.Cao ốc được thiết kế gồm 2 tầng hầm cho 2 block. 1 block có 32 khối văn phòng và 1 block có 28 khối văn phòng 2. Mục đích thiết kế Những công nghệ cao sẽ được áp dựng cho phần thiết kế cơ điện. Như là hệ thống hiệu suất năng lượng cao sẽ được áp dụng để tiết kiệm và tiện lợi…

3. Tiêu chuẩn thiết kế cơ sở: Những tiêu chuẩn thiết kế sau đây sẽ được áp dụng cho dự án này

ISO-Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế CP-Tiêu chuẩn Singapore Tiêu chuẩn ASHREA TCVN 5687 - 1992

4. Hệ thống điều hòa không khí. Dựa trên những thông số địa phương và khảo sát công trình. Điều kiện bên ngoài: Mùa hè: Nhiệt độ bầu kế khô:360C, Nhiệt độ bầu ướt:28.9 0C Mùa đông: Nhiệt độ bầu kế khô:18 0C, Nhiệt độ bầu ướt:15.6 0C

a) Hệ thống điều hoà không khí trung tâm Chiller giải nhiệt nước Cho khu thương mại bao gồm các cửa hàng, khu F&B và nhà hàng, vv: Các khu vực điều hoà sẽ được làm lạnh từ hệ thống làm lạnh trung tâm giải nhiệt nước. Hệ thống ống nước lạnh sẽ cung cấp nước lạnh đến các PAU / FCU cho các khu cửa hàng và văn phòng từ thiết bị Chiller và bơm lắp đặt ở tầng hầm hay trệt. Các thiết bị xử lý không khí loại nhỏ (FCU) sẽ được lắp cho các khu vực cần điều hoà cho cửa hàng, siêu thị, cửa hàng ăn uống và nhà hàng và được nối với ống gió cung cấp gió lạnh. Dựa vào tính toán tải nhiệt sơ bộ tại thời điểm cao nhất.



b) Nguyên lý hệ thống điều hòa không khí trung tâm Chiller Ta thiết kế 2 phương án:

1. Dùng hệ thống Chiller trung tâm 2. Dùng hệ thống Chiller trung tâm kết hợp bình tích trữ lạnh (Ice-

Storage) 1. Hệ thống Điều hòa không khí sử dụng phương án thiết kế EarthWise là hệ thống tiên tiến trên thế giới hiện nay được sử dụng trong các công trình lớn với lưu lượng nước thấp để tiết kiệm điện năng và chi phí đầu tư cho chủ. Với hệ thống này sử dụng nhiệt độ nước lạnh qua chiller là 50C -120C; bên phía đường nước giải nhiệt là 320C – 400C.

Sử dụng hệ thống bơm nước lạnh dạng Decoupled là hệ thống 2 vòng nước sơ cấp và thứ cấp và ứng dụng Biến tần cho bơm thứ cấp để tiết kiệm điện năng tiêu thụ tối đa. Với hệ thống này trên đường ống Bypass có sử dụng Flow Sensor để cảm nhận lưu lượng qua lại trên đường ống để điều khiển tăng/giảm tải chiller cũng như tăng giảm vận tốc cho bơm sơ cấp biến tần đến giá trị lưu lương nhỏ nhất của chiller hoạt động được do nhà sản xuất Chiller cung cấp. Để điều khiển biến tần bơm thứ cấp ta sử dụng cảm biến chênh áp ở khu vực cảm nhận tốt nhất sự thay đổi lưu lượng với trở lực lớn nhất trên toàn hệ thống. Sử dụng Biến tần trên Bơm nước giải nhiệt để tối ưu hóa điện năng tiêu thụ trên hệ bơm giải nhiệt này trong khi vẫn duy trì chênh áp tối thiểu giữa Bình ngưng và bình bốc hơi trong máy nén chiller.

Sử dụng các FCU trong từng phòng để cung cấp gió lạnh đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Hệ thống nước lạnh FCU sử dụng van điều chỉnh lưu lượng tự động PICCV mà không phụ thuộc vào áp suất hệ thống trong đường ống. 2. Sử dụng hệ thống chiller trung tâm kết hợp bình tích trữ lạnh để tận dụng chế độ điện 3 giá, nghĩa là cho chiller hoạt động ở thời điểm giá điện thấp đồng thời nạp lạnh cho bình trữ và xả tải vào thời điểm giá điện cao do đó tiết kiệm được điện năng tiêu thụ.



1. Tính tải Sau khi tính tải bằng phần mềm trace700 của hãng Trane ta có các thông số thiết kế như công suất lạnh mỗi phòng, nhiệt độ gió tươi, gió hồi

Thông số chi tiết trong bảng sau

Total Capacity Room

kW MBh G- Commerial 1 52.31 178.648013 G- Commerial 2 30.77 105.085058 G- HUD Lobby 74.9 255.796907 G- Baking Hall 113.3 386.939781 G- Switch Boar 3.41 11.6457604 Mezzenine- Bank Office 31.53 107.680594 Mezzenine- Commerial 1 70.03 239.164985 Mezzenine- Commerial 2 38.62 131.894213 L2- Lobby 53.84 183.873237 L2- Lift Lobby 1 8.03 27.4238874 L2- Meeting Room 1 26.84 91.6634044 L2- Meeting Room 2 33.3 113.725461 L2- Meeting Room 3 40.5 138.31475



L2- Meeting Room 4 26.56 90.7071542 L2- Meeting Room 5 37.06 126.566534 L2- Meeting Room 6 37.3 127.386177 L2- Seminer Room 1 91.67 313.069459 L2- Seminer Room 2 94.46 322.597808 L3- Lobby 71.03 242.580164 L3- Lift Lobby 1 8.03 27.4238874 L3- Lift Lobby 2 8.03 27.4238874 L3- Conference Room 1 36.52 124.722337 L3- Conference Room 2 38.22 130.528141 L3- Conference Room 3 68.21 232.94936 L3- Conference Room 4 72.17 246.473468 L3- Meeting Room 1 36.09 123.25381 L3- Meeting Room 2 36 122.946444 L3- Meeting Room 3 24.82 84.7647428 L3- Meeting Room 4 25.07 85.6185375 L4- Lobby 39.06 133.396892 L4- Lift Lobby 1 8.03 27.4238874 L4- Lift Lobby 2 8.03 27.4238874 L4- Meeting Room 1 43.48 148.491983 L4- Meeting Room 2 42.61 145.520777 L4- Office 1 48.58 165.909396 L4- Office 2 47.2 161.196449 L4- REAL ESTATE CENTER 1 94.03 321.129281 L4- REAL ESTATE CENTER 2 95.74 326.969237 L4- Swimming Pool Technical 56.74 193.777256 L5- Club 37.54 128.20582 L5- Coffee Shop 147.2 502.714349 L5- Lift Lobby 1 8.03 27.4238874 L5- Lift Lobby 2 3.65 12.4654034 L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 1 16.55 56.5212125 L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 2 52.27 178.511406 L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 3 38.2 130.459838 L6- Lobby 22.32 76.2267953 L6- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L6- Lift lobby 2 8.03 27.4238874



L6- Officce 1 54.23 185.205157 L6- Officce 2 43.09 147.160063 L6- Officce 3 44.32 151.360733 L6- Officce 4 53.34 182.165648 L6- Officce 5 66.72 227.860743 L6- Officce 6 53.29 181.994889 L6- Officce 7 51.43 175.642656 L6- Officce 8 72.05 246.063647 L7- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L7- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L7~10- Officce 1 216.9 740.752325 L7~10- Officce 2 172.34 588.571949 L7~10- Officce 3 177.29 605.477085 L7~10- Officce 4 213.34 728.594288 L7~10- Officce 5 266.87 911.40882 L7~10- Officce 6 255.02 870.938949 L7~10- Officce 7 248.27 847.88649 L7~10- Officce 8 288.2 984.254588 L8- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L8- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L9- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L9- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L10- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L10- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L11- Lobby 45.87 156.654261 L11- Lift lobby 1 5.6 19.1250024 L11- Lift lobby 2 10.95 37.3962101 L11- Officce 1 54.23 185.205157 L11- Officce 2 43.09 147.160063 L11- Officce 3 44.32 151.360733 L11- Officce 4 53.34 182.165648 L11- Officce 5 66.72 227.860743 L11- Officce 6 77.23 263.754274 L11- Officce 7 69.34 236.808512 L12- Lobby 51.25 175.027924 L12- Lift lobby 1 5.6 19.1250024



L12- Lift lobby 2 10.95 37.3962101 L12- Officce 1 54.23 185.205157 L12- Officce 2 43.09 147.160063 L12- Officce 3 44.32 151.360733 L12- Officce 4 53.34 182.165648 L12- Officce 5 66.72 227.860743 L12- Officce 6 77.23 263.754274 L12- Officce 7 69.34 236.808512 L13~15- Officce 1 162.68 555.58132 L13~15- Officce 2 129.26 441.446038 L13~15- Officce 3 132.97 454.116352 L13~15- Officce 4 160.01 546.462792 L13~15- Officce 5 200.16 683.582229 L13~15- Officce 6 191.26 653.187136 L13~15- Officce 7 181.55 620.025747 L13~15- Officce 8 208.01 710.391384 L13- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L13- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L14- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L14- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L15- Lift lobby 1 9.73 33.2296917 L15- Lift lobby 2 9.73 33.2296917 L16- Lobby 22.32 76.2267953 L16- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L16- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L16- Officce 1 54.23 185.205157 L16- Officce 2 43.09 147.160063 L16- Officce 3 44.32 151.360733 L16- Officce 4 53.34 182.165648 L16- Officce 5 66.72 227.860743 L16- Officce 6 53.29 181.994889 L16- Officce 7 51.43 175.642656 L16- Officce 8 72.05 246.063647 L17- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L17- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L17~18- Office 1 108.45 370.376163



L17~18- Office 2 67.16 229.363422 L17~18- Office 3 70.56 240.97503 L17~18- Office 4 106.67 364.297144 L17~18- Office 5 130.07 444.212333 L17~18- Office 6 100.79 344.215891 L17~18- Office 9 93.43 319.080174 L17~18- Office 7 102.86 351.285312 L17~18- Office 8 144.1 492.127294 L18- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L18- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L19- Lobby 25.55 87.2578235 L19- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L19- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L19- Officce 1 54.23 185.205157 L19- Officce 2 43.09 147.160063 L19- Officce 3 44.32 151.360733 L19- Officce 4 53.34 182.165648 L19- Officce 5 64.91 221.679269 L19- Officce 6 53.29 181.994889 L19- Officce 7 51.43 175.642656 L19- Officce 8 69.06 235.852262 L20- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L20- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L20~21- Lobby 42.49 145.110956 L20~21- Officce 1 108.45 370.376163 L20~21- Officce 2 86.17 294.285974 L20~21- Officce 3 88.65 302.755618 L20~21- Officce 4 106.67 364.297144 L20~21- Officce 5 129.81 443.324386 L20~21- Officce 6 106.58 363.989778 L20~21- Officce 7 102.86 351.285312 L20~21- Officce 8 138.13 471.738675 L21- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L21- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L22- HUD Office 55.98 191.18172 L22- Lobby 91.82 313.581736



L22- Lift lobby 1 5.48 18.7151809 L22- Lift lobby 2 5.48 18.7151809 L22- HISTORY EXIHIBITION ROOM 87.65 299.340439 L22- Office 1 62.87 214.712304 L22- Office 2 81.33 277.756508 L23- HUD Office 69.55 237.525699 L23- Lobby 1 49.22 168.09511 L23- Lift Lobby 2 5.48 18.7151809 L23- CONVENTION ROOM 43.89 149.892206 L23- Office 1 62.87 214.712304 L23- Office 2 81.33 277.756508 L24- COMMUNITY ATIVITIES ROOM 57.56 196.577703 L24- HUD Office 85.94 293.500483 L24- Lift lobby 1 6.08 20.7642883 L24- Lift lobby 2 6.08 20.7642883 L24- Office 1 62.59 213.756054 L24- Office 2 78.23 267.169453 L25- HUD Officce 1 55.84 190.703595 L25- HUD Officce 2 31.25 106.724344 L25- HUD Officce 3 33.35 113.89622 L25- HUD Officce 4 53.82 183.804934 L25- HUD Officce 5 67.54 230.66119 L25- HUD Officce 6 50.25 171.612745 L25- HUD Officce 7 47.1 160.854931 L25- HUD Officce 8 70.88 242.067888 L25- Lift lobby 1 8.03 27.4238874 L25- Lift lobby 2 8.03 27.4238874 L26- Lift lobby 1 7.3 24.9308067 L26- Lift lobby 2 7.3 24.9308067 L26- HUD Officce 1 55.84 190.703595 L26- HUD Officce 2 31.25 106.724344 L26- HUD Officce 3 45.04 153.819662 L26- HUD Officce 4 64.65 220.791322 L26- HUD Officce 5 75.29 257.128827 L26- HUD Officce 6 70.71 241.487307 L26- HUD Officce 7 47.49 162.186851



L26- HUD Officce 8 70.88 242.067888 L27- HUD Officce 1 121.37 414.500275 L27- HUD Officce 2 114.51 391.072147 L27- Lift Lobby 4.02 13.7290196 L28- Lift Lobby 4.02 13.7290196 L28~29- HUD Officce 1 234.92 802.293851 L28~29- HUD Officce 2 226.01 771.864606 L29- Lift Lobby 4.02 13.7290196 L30- HUD Officce 1 74.97 256.03597 L30- HUD Officce 2 103.99 355.144464 L30- Lift Lobby 5.6 19.1250024 L30- Vice Director Room 63.81 217.922572 L31- Director Room 67.7 231.207618 L31- HUD Officce 122.53 418.461883 L31- Lift Lobby 5.6 19.1250024 L31- Meeting Room 44.68 152.590198 L32- Chair Man 68.71 234.656949 L32- HUD Officce 121.48 414.875945 L32- Lift Lobby 30.86 105.392424 L32- Meeting Room 51.4 175.540201

Tổng công suất lạnh của hệ thống cần là 11734 kW = 3340 tons.



PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Các ký hiệu TCL (Total Cooling Load): Tổng công suất lạnh trong 24h (Ton-h) NCC (Nominal Chiller Capacity): Công suất danh nghĩa của Chiller H1: Thời gian nạp tải (giờ) H2: Thời gian làm lạnh trực tiếp trong thời kì cao điểm (giờ) H3: Thời gian làm lạnh trực tiếp trong thời kì thấp điểm (giờ) CR1: Tỉ lệ công suất trong chế độ nạp tải (%) CR2: Tỉ lệ công suất trong chế độ làm lạnh ở thời kì cao điểm (%) CR3: Tỉ lệ công suất trong chế độ làm lạnh ở thời kì thấp điểm (%) NSC (Nominal Storage Capacity): Công suất của bình trữ lạnh (Tons. DSL (Directly Served Load): Tải lạnh cấp trực tiếp từ Chiller hay bình trữ lạnh khi xả băng (Tons.h)

CAPCH: Công suất cấp từ bình trữ lạnh trong khi nạp tải đồng thời V: Thể tích bình trữ lạnh, (m3)

NSC: Công suất của bình trữ lạnh DSTL: Mật độ trữ lạnh của bình trữ lạnh (Tons.h/m3)

Pst: Công suất nạp tải (kW) Pdst: Công suất xả tải (kW) kvfu: Hệ số trao đổi nhiệt trong quá trình tan băng (kW/°C/ m3) kvcr: Hệ số trao đổi nhiệt trong quá trình tạo băng (kW/°C/ m3) dtlm1 : log. mean temperature difference during storage (°C) dtlm2: log. mean temperature difference during destorage (°C)

Tm: Nhiệt độ trung bình của chất trữ lạnh tại cuối giai đoạn nạp tải, (0C) T1- nhiệt độ glycol ra bình trữ ở chế độ nạp t1 = -2 oC T2- nhiệt độ glycol vào bình trữ ở chế độ nạp t2 = -6 oC T3- nhiệt độ glycol ra bình trữ ở chế độ xả tải t3 = 5 oC T4- nhiệt độ glycol vào bình trữ ở chế độ xả tải. t4 = 12 oC

Tst- nhiệt độ chuyển pha của nodule. Chọn nodule AC00 có nhiệt độ chuyển pha 0 oC

Ql: nhiệt ẩn nodules (kWh/ m3) Qsl: Nhiệt hiện của nodule ở pha lỏng (kWh/ m3/°C) Qss: Nhiệt hiện của nodule ở pha rắn (kW/ m3/°C)

Hệ số giảm công suất của Chiller khi chạy chế độ tạo băng



f = 1 - [0.03 x (T3 - T2)] Nên f = 1- (0,03.11) = 0.67

1.Các thông số cần thiết - Tổng công suất lạnh khi không sử dụng bình trữ lạnh là 3400 tons. - Sơ đồ phân bố tải trong 24h được lấy từ kết quả phân tích của phần mềm Trace700 của hãng Trane

Điều kiện thiết kế - Dãy nhiệt độ qua chiller 5-12oC - Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTDN) dạng tấm - 5-12oC cho nhiệt độ Glycol cấp cho TBTDN - Chiller loại ly tâm



Design Day Cooling Load Profile

Hour tons 1 0 2 0 3 0 4 0 5 17.17 6 17.15 7 19.88 8 3225.37 9 2726.1 10 2473.38 11 2694.02 12 2846.84 13 2962.33 14 3042.9 15 3144.6 16 3252.19 17 3255 18 3041.68



19 2530.5 20 1894.55 21 1546.09 22 75.44 23 49.96 24 64.03

TOTAL 38879.18 TOTAL ON PEAK 27592.12 TOTAL OFF PEAK 243.63

Ta xem xét ba phương án.

- Dùng hệ thống không sử dụng bình trữ lạnh (1) - Dùng trữ lạnh toàn phần (2) - Dùng trữ lạnh một phần. (3)

Với một số giả thiếtt như sau: Bình tích trữ lạnh dùng quả cầu nhiệt ( Ice Ball) (1) Dùng chiller chất tải nhiệt là nước (2) Dùng glycol 25% cho chất tải nhiệt sẽ tối ưu cho hệ thống (3) Dùng 2 loại chiller: Chiller chỉ chạy cho tải dùng nước và chiller dùng

glycol tạo băng, chiller tạo băng và bình trữ lạnh được bơm qua TBTĐN, dùng bơm khác đẩy nước lên building.

Phương án 1 : Với hệ thống không sử dụng bình trữ lạnh, Chiller phải được thiết kế cho tổng tải là 3400 ton Ta chọn 4 chiller ly tâm mỗi chiller 850 tons, với hiệu suất COP 5.8 và EER là 0.6 kW/ton ( số liệu chạy từ phần mềm của hãng Trane)



Phương án 2: Với hệ thống trữ toàn phần với nhiệm vụ được xác định là giảm giá điện ở giờ cao điểm. Theo giá điện Việt Nam thì có 3 mức giá

- 22h-6h : giá thấp - 6h- 18h: giá trung bình - 18h- 22h: giá cao Tuy nhiên ta kéo thời điểm cao điểm đến 12h để tăng hiệu quả tiết kiệm điện

Công suất chiller được tính như sau: Dùng Chiler nạp cho Ice- storage ở thời điểm off- peak là 14h (on-peak 10h: 12.am-21.pm)

Khi đó công suất chiller được tính: NCC = 27592.12/10 = 2759.2 tons. Giả sử bình trữ lạnh có hiệu suất 95% ( công suất lạnh khi xả tải chia cho công suất tích trữ được) khi đó bình tích trữ có công suất CAPCH ( thực tế) = 2759.2/0.95 = 2904.5 tons. Tuy nhiên vào thời gian off-peak lúc 8h tải lên đến 3225.27 tons. Do đó ta phải thiết kế chiller off-peak có công suất này. Rõ ràng với hệ thống này chi phí ban đầu tăng rất cao nên phương án này ko được xét đến nữa.

Phương án 3: Hệ thống tích trữ một phần.




Hour tons CHILLER ICE-

STORAGE 1 0 CH CH 2 0 CH CH 3 0 CH CH 4 0 CH CH 5 17.17 CH/DC CH 6 17.15 CH/DC CH 7 19.88 CH/DC CH 8 3225.37 DC DCH 9 2726.1 DC DCH

10 2473.38 DC DCH 11 2694.02 DC DCH 12 2846.84 DC DCH 13 2962.33 DC DCH 14 3042.9 DC DCH 15 3144.6 DC DCH 16 3252.19 DC DCH 17 3255 DC DCH 18 3041.68 DC DCH 19 2530.5 DC DCH 20 1894.55 DC DCH 21 1546.09 DC DCH 22 75.44 CH/DC CH 23 49.96 CH/DC CH 24 64.03 CH/DC CH

CH ( Charge): Chạy nạp lạnh DCH (Discharge): Xả lạnh DC (Direct Cooling): Chạy lạnh trực tiếp từ chiller.



- Chạy tạo băng vào off-peak ( 22h-12h) - Vừa chạy cho tải kết hợp với bình trữ lạnh (12-21h) Công suất bình quân cho 24h = 38879,18/24= 1620tons.

Khi đó công suất danh nghĩa chiller được tính NCC = TCL / H1f + H2 + H3 H1 = 4h, H2 = 14 H3 = 6 + (17,7+17,15 + 19,88 +75,44 + 49,96 + 64,03)/1620 = 6,15 Suy ra NCC = 1700 tons

Vậy Công suất của bình trữ lạnh ( NSC) được tính: NSC = TLC - DSL DSL = NCC*[(H2 + H3) + CAPCH] CAPCH = 17 ,7+17,15 + 19,88 +75,44 + 49,96 + 64,03 = 243,63 tons NSC = 38880 – [(1700*20,15)+243,63] = 4381,7 tons.hr

Mật độ trữ lạnh của bình trữ lạnh được tính theo công thức sau: DSTL = Ql + [Qsl x (T3 - Tst)] + [Qss x (Tm - Tst)] Ta chọn loại Nodule là AC.00 nên ta có các thông số sau: Tst = 0oC Ql = 48.4kWh/.m3 Qsl = 1.1kWh/oC.m3 Qss = 0.7kWh/oC.m3 T3 = 5oC T2 = -6oC Tm = -4 oC DSTL = 56,7 kWh/m³

Vậy thể tích của Bình trữ lạnh V = NSC/DSTL = 275 m³

Tóm lại với phương án này ta chọn 3 chiller ly tâm mỗi chiller 600 tons với hiêu suất 0,625 kW/ton ( thông số được chạy từ phần mềm của hãng Trane)



Phương án 4: . Một phương án khác là dùng tích trữ một phần trong khi giới hạn tổng tải của công trình, phương án này được áp dụng cho công trình có không gian lắp đặt bình trữ lạnh giới hạn, và phần lớn công suất lạnh được chạy với hệ thống chiller dùng nước Minh họa hình sau:

Theo kinh nghiệm chọn tích trữ khoảng 20-30% tổng tải của hệ thống Với công trình này tổng tải là 3337 tons. Ta dùng hệ chiller chạy cho tải phần lớn là 2400 tons. Còn lại 3337 – 2400 = 937 tons. Tải này do chiller tạo băng và bình trữ lạnh đảm nhận




Hour TOTAL LOAD

TANK & ICE-CHILLER

1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 17.17 0 6 17.15 0 7 19.88 0 8 3225.37 825.37 9 2726.1 326.1

10 2473.38 73.38 11 2694.02 294.02 12 2846.84 446.84 13 2962.33 562.33 14 3042.9 642.9 15 3144.6 744.6 16 3252.19 852.19 17 3255 855 18 3041.68 641.68 19 2530.5 130.5 20 1894.55 0 21 1546.09 0 22 75.44 0 23 49.96 0 24 64.03 0

Trong 12 giờ (8.am- 19.pm) công suất của hệ chiller dùng nước không đáp ứng, khi này bình trữ lạnh và chiller tạo băng sẽ bù phần này. Bây giờ ta đi tính công suất của chiller tạo băng và thể tích bình trữ lạnh Tổng tải trong 12 giờ này là 6395 ton-h Tải trung bình trong một giờ 6395/24 = 266.5 tons. Khi đó công suất danh nghĩa chiller được tính



NCC = TCL / H1f + H2 H1 = 12, H2 = 12, f = 0.67 Suy ra NCC = 320 tons.

Vậy Công suất của bình trữ lạnh ( NSC) được tính: NSC = TLC - DSL DSL = NCC*[(H2 + H3) + CAPCH] CAPCH = 0 NSC = 6395 – (320*12) = 2555 tons.hr

Mật độ trữ lạnh của bình trữ lạnh được tính theo công thức sau: DSTL = Ql + [Qsl x (T3 - Tst)] + [Qss x (Tm - Tst)]

Ta chọn loại Nodule là AC.00 nên ta có các thông số sau: Tst = 0oC Ql = 48.4kWh/.m3 Qsl = 1.1kWh/oC.m3 Qss = 0.7kWh/oC.m3 T3 = 5oC T2 = -6oC Tm = -4 oC DSTL = 56.7 kWh/m³

Vậy thể tích của Bình trữ lạnh V = NSC/DSTL = 158 m³.

Khi này ta chọn 3 chiller ly tâm ( chạy nước) mỗi chiller 800 tons và 1 chiller trục vít 320 tons. ( chạy Glycol). Ta sẽ phân tích năng lượng và tính kinh tế của 3 phương án 1, 3 và 4 bằng phần mềm trace700 của hãng trane.



2. Chọn FCU Từ kết quả tính tải ta được thông số của từng phòng như sau:

Tra catalog của hãng Trane, FCU mã HFCA ta có bảng thông số sau:

PHÒNG MODEL CAP (kW)

FLOW (CFM)

G- Commerial 1 HCCA24 52.31 2300 G- Commerial 2 HCCA24 30.77 1971 G- HUD Lobby HCCA24 74.9 2647 G- Baking Hall HCCA24 113.3 2647 G- Switch Boar HFCA10 3.41 780 Mezzenine- Bank Office HCCA24 31.53 1971 Mezzenine- Commerial 1 HCCA24 70.03 2300 Mezzenine- Commerial 2 HCCA24 38.62 1971 L2- Lobby HCCA24 53.84 1130 L2- Lift Lobby 1 HFCA14 8.03 850 L2- Meeting Room 1 HFCA18 26.84 1788 L2- Meeting Room 2 HFCA14 33.3 1065 L2- Meeting Room 3 HCCA18 40.5 2650



L2- Meeting Room 4 HFCA18 26.56 1788 L2- Meeting Room 5 HFCA24 37.06 2332 L2- Meeting Room 6 HFCA24 37.3 2332 L2- Seminer Room 1 HCCA24 91.67 2300 L2- Seminer Room 2 HCCA24 94.46 2300 L3- Lobby HCCA24 71.03 2300 L3- Lift Lobby 1 HFCA14 8.03 850 L3- Lift Lobby 2 HFCA14 8.03 850 L3- Conference Room 1 HFCA24 36.52 2332 L3- Conference Room 2 HFCA24 38.22 2332 L3- Conference Room 3 HCCA24 68.21 2756 L3- Conference Room 4 HCCA24 72.17 2756 L3- Meeting Room 1 HFCA24 36.09 2332 L3- Meeting Room 2 HFCA24 36 2332 L3- Meeting Room 3 HFCA14 24.82 2040 L3- Meeting Room 4 HFCA14 25.07 2040 L4- Lobby HCCA24 39.06 2647 L4- Lift Lobby 1 HFCA14 8.03 850 L4- Lift Lobby 2 HFCA14 8.03 850 L4- Meeting Room 1 HCCA24 43.48 2756 L4- Meeting Room 2 HCCA24 42.61 2756 L4- Office 1 HFCA14 48.58 2045 L4- Office 2 HFCA14 47.2 2045 L4- REAL ESTATE CENTER 1 HCCA24 94.03 2300 L4- REAL ESTATE CENTER 2 HCCA24 95.74 2300 L4- Swimming Pool Technical HCCA24 56.74 2647 L5- Club HFCA24 37.54 2647 L5- Coffee Shop HCCA24 147.2 2756 L5- Lift Lobby 1 HFCA10 8.03 850 L5- Lift Lobby 2 HFCA10 3.65 700 L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 1

HFCA24 16.55 2258

L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 2

HCCA24 52.27 1332

L5- COMMUNITY ACTIVITIES ROOM 3

HCCA24 38.2 2647



L6- Lobby HFCA18 22.32 2571 L6- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L6- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L6- Officce 1 HCCA24 54.23 2647 L6- Officce 2 HCCA24 43.09 2300 L6- Officce 3 HCCA24 44.32 2300 L6- Officce 4 HCCA24 53.34 2300 L6- Officce 5 HCCA24 66.72 2647 L6- Officce 6 HCCA24 53.29 2647 L6- Officce 7 HCCA24 51.43 2305 L6- Officce 8 HCCA24 72.05 2647 L7- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 1450 L7- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 1450 L7~10- Officce 1 HCCA24 216.9 2647 L7~10- Officce 2 HCCA24 172.34 2756 L7~10- Officce 3 HCCA24 177.29 2756 L7~10- Officce 4 HCCA24 213.34 2756 L7~10- Officce 5 HFCA24 266.87 2300 L7~10- Officce 6 HFCA24 255.02 2300 L7~10- Officce 7 HFCA24 248.27 2300 L7~10- Officce 8 HCCA24 288.2 2300 L8- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 1450 L8- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 1450 L9- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 1450 L9- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 1450 L10- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 1450 L10- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 1450 L11- Lobby HFCA14 45.87 1450 L11- Lift lobby 1 HFCA10 5.6 680 L11- Lift lobby 2 HFCA14 10.95 1520 L11- Officce 1 HCCA24 54.23 2300 L11- Officce 2 HCCA24 43.09 2647 L11- Officce 3 HCCA24 44.32 2647 L11- Officce 4 HCCA24 53.34 2300 L11- Officce 5 HFCA24 66.72 2756 L11- Officce 6 HFCA24 77.23 2647



L11- Officce 7 HCCA24 69.34 2756 L12- Lobby HCCA24 51.25 2300 L12- Lift lobby 1 HFCA10 5.6 680 L12- Lift lobby 2 HFCA24 10.95 2571 L12- Officce 1 HCCA24 54.23 2300 L12- Officce 2 HCCA24 43.09 2300 L12- Officce 3 HCCA24 44.32 2300 L12- Officce 4 HCCA24 53.34 2300 L12- Officce 5 HFCA24 66.72 2647 L12- Officce 6 HFCA24 77.23 2647 L12- Officce 7 HCCA24 69.34 2647 L13~15- Officce 1 HCCA24 162.68 2300 L13~15- Officce 2 HCCA24 129.26 2756 L13~15- Officce 3 HCCA24 132.97 2756 L13~15- Officce 4 HCCA24 160.01 2647 L13~15- Officce 5 HFCA24 200.16 2756 L13~15- Officce 6 HFCA24 191.26 2756 L13~15- Officce 7 HCCA24 181.55 2756 L13~15- Officce 8 HCCA24 208.01 2756 L13- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 680 L13- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 680 L14- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 680 L14- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 680 L15- Lift lobby 1 HFCA14 9.73 680 L15- Lift lobby 2 HFCA14 9.73 680 L16- Lobby HFCA18 22.32 2571 L16- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L16- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L16- Officce 1 HCCA24 54.23 2300 L16- Officce 2 HCCA14 43.09 2756 L16- Officce 3 HCCA24 44.32 2756 L16- Officce 4 HCCA24 53.34 2300 L16- Officce 5 HFCA24 66.72 2756 L16- Officce 6 HCCA24 53.29 2300 L16- Officce 7 HCCA24 51.43 2300 L16- Officce 8 HCCA24 72.05 2300



L17- Lift lobby 1 HFCA04 8.03 950 L17- Lift lobby 2 HFCA04 8.03 950 L17~18- Office 1 HCCA24 108.45 2350 L17~18- Office 2 HCCA24 67.16 2300 L17~18- Office 3 HCCA24 70.56 2300 L17~18- Office 4 HCCA24 106.67 2300 L17~18- Office 5 HFCA24 130.07 2756 L17~18- Office 6 HCCA24 100.79 2300 L17~18- Office 9 HFCA24 93.43 2783 L17~18- Office 7 HCCA24 102.86 2300 L17~18- Office 8 HCCA24 144.1 2756 L18- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L18- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L19- Lobby HFCA14 25.55 1788 L19- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L19- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L19- Officce 1 HCCA24 54.23 2300 L19- Officce 2 HCCA24 43.09 2300 L19- Officce 3 HCCA24 44.32 2300 L19- Officce 4 HCCA24 53.34 2300 L19- Officce 5 HCCA24 64.91 2756 L19- Officce 6 HCCA24 53.29 2300 L19- Officce 7 HCCA24 51.43 2300 L19- Officce 8 HCCA24 69.06 2300 L20- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L20- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L20~21- Lobby HFCA24 42.49 2756 L20~21- Officce 1 HFCA24 108.45 2350 L20~21- Officce 2 HFCA24 86.17 2350 L20~21- Officce 3 HFCA24 88.65 2350 L20~21- Officce 4 HFCA24 106.67 2350 L20~21- Officce 5 HFCA24 129.81 2756 L20~21- Officce 6 HFCA24 106.58 2300 L20~21- Officce 7 HFCA24 102.86 2300 L20~21- Officce 8 HFCA24 138.13 2300 L21- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950



L21- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L22- HUD Office HCCA24 55.98 2647 L22- Lobby HFCA24 91.82 2300 L22- Lift lobby 1 HFCA10 5.48 680 L22- Lift lobby 2 HFCA10 5.48 680 L22- HISTORY EXIHIBITION ROOM HCCA24 87.65 2300 L22- Office 1 HFCA24 62.87 2756 L22- Office 2 HFCA24 81.33 2756 L23- HUD Office HFCA24 69.55 2756 L23- Lobby 1 HFCA24 49.22 2350 L23- Lift Lobby 2 HFCA10 5.48 680 L23- CONVENTION ROOM HCCA24 43.89 2756 L23- Office 1 HFCA24 62.87 2756 L23- Office 2 HCCA24 81.33 2756 L24- COMMUNITY ATIVITIES ROOM

HCCA24 57.56 2756

L24- HUD Office HCCA24 85.94 2756 L24- Lift lobby 1 HFCA10 6.08 680 L24- Lift lobby 2 HFCA10 6.08 680 L24- Office 1 HFCA24 62.59 2756 L24- Office 2 HFCA24 78.23 2756 L25- HUD Officce 1 HFCA24 55.84 2756 L25- HUD Officce 2 HFCA24 31.25 1970 L25- HUD Officce 3 HFCA24 33.35 1970 L25- HUD Officce 4 HFCA24 53.82 2300 L25- HUD Officce 5 HFCA24 67.54 2300 L25- HUD Officce 6 HFCA24 50.25 2300 L25- HUD Officce 7 HFCA24 47.1 2300 L25- HUD Officce 8 HFCA24 70.88 2300 L25- Lift lobby 1 HFCA10 8.03 950 L25- Lift lobby 2 HFCA10 8.03 950 L26- Lift lobby 1 HFCA10 7.3 860 L26- Lift lobby 2 HFCA10 7.3 860 L26- HUD Officce 1 HFCA24 55.84 2756 L26- HUD Officce 2 HFCA24 31.25 1971 L26- HUD Officce 3 HFCA24 45.04 1971



L26- HUD Officce 4 HFCA24 64.65 2756 L26- HUD Officce 5 HFCA24 75.29 1971 L26- HUD Officce 6 HFCA24 70.71 1971 L26- HUD Officce 7 HFCA24 47.49 2300 L26- HUD Officce 8 HFCA24 70.88 2300 L27- HUD Officce 1 HFCA24 121.37 2756 L27- HUD Officce 2 HFCA24 114.51 2756 L27- Lift Lobby HFCA10 4.02 700 L28- Lift Lobby HFCA10 4.02 700 L28~29- HUD Officce 1 HCCA14 234.92 2647 L28~29- HUD Officce 2 HCCA14 226.01 2647 L29- Lift Lobby HFCA10 4.02 700 L30- HUD Officce 1 HFCA14 74.97 2647 L30- HUD Officce 2 HCCA14 103.99 2647 L30- Lift Lobby HFCA10 5.6 680 L30- Vice Director Room HFCA24 63.81 2647 L31- Director Room HCCA24 67.7 2756 L31- HUD Officce HCCA24 122.53 2647 L31- Lift Lobby HFCA10 5.6 680 L31- Meeting Room HCCA24 44.68 1971 L32- Chair Man HCCA24 68.71 2756 L32- HUD Officce HCCA24 121.48 2647 L32- Lift Lobby HCCA24 30.86 1971 L32- Meeting Room HCCA24 51.4 2300

Đơn vị: Trong Catalog cho đơn vị công suất là MBh (1000 Btu/h), lưu lượng là CFM ( foot3/phút) MBh = 1000 Btu/h 1 kW = 3.415 MBh 1 CFM = 0.4719474 l/s.



Lưu ý: Khi tính tải cho ra công suất lạnh mỗi phòng và lưu lượng gió ( gió cấp, gió hồi, gió tươi và gió thải)

Lưu lượng gió tưoi và gió thải là cố định, nhưng lưu lượng gió cấp ( supply air) phải lấy theo FCU được chọn cho phòng.



3. Tính đường kính ống cho mỗi tầng và mỗi phòng Đường kính ống của mỗi tầng được chọn theo lưu lượng Phương pháp: Tra đồ thị của hãng Trane

Ví dụ: phòng L-32 Meeting Room có công suất 51.4 kW Suy ra lưu lượng G = 51.4/4,18/7 = 1,76 l/s Chọn độ giảm áp trên đường ống (150-300 Pa/m), lấy 300 Ta được đường kính ống là 50mm



Công trình có 2 Block ta đặt là Right Block (32 tầng) và Left Block (26 tầng + tầng mái đặt tháp giải nhiệt).



Ta có bảng kết quả tính cho mỗi tầng như sau :

FLOOR CAP FLOW l/s PIPE mm

Flow down

Pipe rise

L- GROUND 146.05 4.989546 80 220.70807 350 L-MEZZENINE 104.03 3.5540053 65 217.15406 350 L- LEVEL 2 182.85 6.2467545 80 210.90731 350 L- LEVEL 3 173.79 5.9372352 80 204.97007 350 L- LEVEL 4 187.39 6.4018557 80 198.56822 350 L- LEVEL 5 191.74 6.550466 80 192.01775 300 L- LEVEL 6 215.69 7.3686764 90 184.64907 300 L- LEVEL 7 228.2 7.7960589 90 176.85302 300 L- LEVEL 8 228.2 7.7960589 90 169.05696 300 L- LEVEL 9 228.2 7.7960589 90 161.2609 300 L- LEVEL 10 228.2 7.7960589 90 153.46484 300 L- LEVEL 11 204.79 6.9962967 80 146.46854 300 L- LEVEL 12 211.78 7.235098 90 139.23344 300 L- LEVEL 13 224.5 7.6696548 90 131.56379 250 L- LEVEL 14 224.5 7.6696548 90 123.89413 250 L- LEVEL 15 224.5 7.6696548 90 116.22448 250 L- LEVEL 16 215.69 7.3686764 80 108.8558 250 L- LEVEL 17 206.5 7.0547159 80 101.80109 250 L- LEVEL 18 206.5 7.0547159 80 94.746372 250 L- LEVEL 19 212.44 7.2576457 90 87.488726 250 L- LEVEL 20 212.44 7.2576457 90 80.23108 200 L- LEVEL 21 212.44 7.2576457 90 72.973435 200 L- LEVEL 22 151.1 5.1620706 80 67.811364 200 L- LEVEL 23 110.97 3.7910984 65 64.020266 200 L- LEVEL 24 123.58 4.2218973 65 59.798368 200 L- LEVEL 25 199.37 6.8111318 80 52.987237 200 L- LEVEL 26 199.09 6.801566 80 46.185671 200 L- LEVEL 27 218.68 7.4708246 90 38.714846 150 L- LEVEL 28 213 7.2767772 90 31.438069 150 L- LEVEL 29 213 7.2767772 90 24.161292 150 L- LEVEL 30 222.48 7.600645 90 16.560647 150 L- LEVEL 31 217.39 7.4267539 90 9.1338927 150



L- LEVEL 32 267.36 9.1338927 90 0 TOTAL LEFT BLOCK kW 6606.44 225.69761 400

Chú thích : Flow down là lưu lượng tổng của trục chính giảm sau khi qua mỗi tầng, với độ giảm đó thì qua một số tầng đường kính ống sẽ giảm tương ứng ( pipe rise).



FLOOR CAP FLOW PIPE Flow down

Pipe rise

R- GROUND 115.56 3.9479078 65 179.87886 350 R-MEZZENINE 29.33 1.0020088 32 178.87685 350 R- LEVEL 2 227.03 7.7560879 90 171.12076 350 R- LEVEL 3 221.89 7.5804887 90 163.54027 350 R- LEVEL 4 264.33 9.030378 90 154.50989 300 R- LEVEL 5 73.66 2.5164667 50 151.99343 300 R- LEVEL 6 215.45 7.3604772 90 144.63295 300 R- LEVEL 7 209 7.1401241 80 137.49283 300 R- LEVEL 8 209 7.1401241 80 130.3527 300 R- LEVEL 9 209 7.1401241 80 123.21258 300 R- LEVEL 10 209 7.1401241 80 116.07245 300 R- LEVEL 11 231.53 7.9098226 90 108.16263 300 R- LEVEL 12 231.53 7.9098226 90 100.25281 250 R- LEVEL 13 219 7.4817568 90 92.771051 250 R- LEVEL 14 219 7.4817568 90 85.289295 250 R- LEVEL 15 219 7.4817568 90 77.807538 250 R- LEVEL 16 224.66 7.6751209 90 70.132417 250 R- LEVEL 17 204.5 6.9863894 80 63.146027 250 R- LEVEL 18 204.5 6.9863894 80 56.159638 200 R- LEVEL 19 227.27 7.7642871 90 48.395351 200 R- LEVEL 20 222.4 7.5979119 90 40.797439 200 R- LEVEL 21 222.4 7.5979119 90 33.199527 200 R- LEVEL 22 208.49 7.1227008 80 26.076826 200 R- LEVEL 23 175.57 5.9980459 80 20.078781 125 R- LEVEL 24 140.74 4.8081391 80 15.270641 125 R- LEVEL 25 193.36 6.6058105 80 8.664831 90 R- LEVEL 26 253.63 8.664831 90 0 TOTAL RIGHT BLOCK 5380.83 183.82676 350

Các ống nhánh trên mỗi tầng có cách tính tương tự Do số lượng là rất lớn nên chúng tôi không đưa và bài thuyết trình này



4. Chọn Bơm Do cột áp hệ thống không thay đổi nhiều khi công suất chiller khác nhau nên chúng tôi chỉ tính cho phương án dùng Ice- Storage. Ta đặt lại phương án chỉ dùng Chiller trung tâm là PA1, dùng Ice- Storage là PA2 4.1 Bơm giải nhiệt Với chức năng bơm lượng nước có nhiệt độ cao từ bình ngưng lên tháp giải nhiệt làm mát, rồi hút nước từ tháp đưa về lại bình ngưng. Hệ thống nước tuần hoàn ở đây gọi là hệ thống hở. Các yêu cầu cần thiết cho việc tính cột áp của bơm và chọn bơm: - Bơm đặt ở tầng hầm phòng máy - Tháp giải nhiệt đặt trên tầng 27 của RIGHT BLOCK

Hệ thống gồm 4 chiller, 3 chiller lytâm 800 tons có lưu lượng qua bình ngưng 100 l/s , 1 chiller trục vít 320 tons có lưu lượng qua bình ngưng là 41.6 l/s.

Tổng lưu lượng qua ống góp chính là: 341,6 l/s Tính cột áp: Tổn thất do ma sát:

Với lưu lượng 341,6 l/s ta tính được dường kính ống chính d = 300 mm, chọn tổn thất áp trên 1m ống là 300 Pa/m. Tổng chiều dài ống giải nhiệt 220m Tổn thất do masat ∆P = 220*300*2 = 132000 Pa. = 13,2 mH20

- Hệ số trở kháng cục bộ trên đường ống hút gồm: nước từ bể vào ống, qua 1 van bướm, 1 phin lọc, 19 van chặn, 2 co 900, 4 nhánh chữ T (nhánh chính) theo hình bên dưới theo Bảng 2-14 Hệ số trở kháng cục bộ, Trang 121, TL Kỹ thuật điều hòa không khí- Lê Chí Hiệp



D D D D D D

TYPICAL WATER COOLING TOWER CONNECTION LINE



= 0.5+(321)+ (20.6) +(41.5) = 70.7 Suy ra trở kháng cục bộ trên đường ống hút:

hcp , = 2

2 = 70.71

221000

2

= 141400 N/m2 = 14.418 m H2O

- Hệ số trở kháng cục bộ trên đường ống đẩy gồm: qua 1 van bướm, 1 van một chiều, 8 van chặn, 1 co 900, 4 nhánh chữ T (nhánh chính)

= (103) + 0.6 + (41.5) = 36.6 Suy ra trở kháng cục bộ trên đường ống đẩy:

đcp , = 2

2 = 36.61000

222

= 73200 N/m2 = 7.464 m H2O

- Trở kháng cục bộ và ma sát của nước qua bình ngưng. hBN = 48.4 kPa = 4.84 m H2O

Do đó: Tổng trở lực cục bộ: ∆P = 14,418 + 7,464 + 4,84 = 26,722m H2O Vậy Cột áp của bơm cho tháp giải nhiệt (H): H = 26,722 + 13,2 = 40 m H2O

4.2 Bơm cho Ice- Storage Trong khu vực tích trữ lạnh, dùng 2 bơm- một cho Chiler cấp lạnh trực tiếp, một cho quá trình xả băng.

Bơm dùng cho CH cấp lạnh trực tiếp: Lưu lượng (m3/h) được tính theo lưu lượng của Chiller và Cột áp được tính theo Tổn áp cục bộ của đường ống dẫn Glycol

Bơm cho quá trình xả băng: Lưu lượng tính theo công suất xả băng của bình tích trữ lạnh ( Cụ thể chúng tôi sẽ tính ở phần Tính toán bình tích trữ lạnh ) tương tự tính cột áp như Bơm cho CH cấp lạnh trực tiếp I. Tính chọn bơm cho quá trình xả băng: 1. Lưu lượng, Q (m3/h) Như ở tính toán bình tích trữ lạnh, lưu lượng Glycol khi xả băng (Qdst) là

Qdst = 82.4 l/s = 296.64 m3/h 2. Cột áp, H (mH2O)

II. Tính chọn bơm cho CH cấp lạnh trực tiếp 1. Lưu lượng, Q (m3/h): Lưu lượng của bơm được tính theo lưu lượng của CH. (kèm theo trong Catalogue của Chiller Model Number RTHD 340 tons

Q = 40.64 l/s = 146.304 m3/h



2. Cột áp H (mH2O) Đầu hút của bơm gồm 1 van bướm, 1 phin lọc, 2 van điện từ Đầu đẩy của bơm gồm 1 van bướm, 1 van một chiều Chọn = 3 m/s Ta có Q = 40.64 l.s = 0.04064 m3/s suy ra G = Q. Gly = 0.04064 1048 = 42.591 kg/s

Do đó

d = Gly

G

4 = 0.1313 m = 131.3 mm

Thực tế chọn d = 127 mm, suy ra = 3.2 m/s Vì là Glycol nên p = 868 Pa/m Từ Bảng 4.50, trang 421 TL Hệ thống điều hòa không khí và thông gió, Bùi Hải, Hà Mạnh Thư, Vũ Xuân Hùng ta xác định được Chiều dài tương đương của các thiết bị trên đường ống hút và đẩy của bơm ( lấy theo DN 127 ) Đường ống hút l = 1.829 + 23.380 = 25.209 (m) Tổn áp cục bộ trên đường ống hút: ∆ph = 25.209868 = 21881.412 Pa Đường ống đẩy l = 1.829 + 15.240 = 17.069 m Tổn áp cục bộ trên đường ống đẩy: ∆pđ = 17.069868 = 14815.892 Pa Tổn áp suất qua bình bay hơi hBH = 29.6 kPa (Tra theo Catalogue) Vậy Cột áp của bơm cho CH cấp lạnh trực tiếp là

H = ∆ph +∆pđ + hBH = 6.7604 m H2O

Vậy thông số chọn bơm giải nhiệt là Phương án 1: Chọn 5 bơm ( 1 dự phòng). Bơm cho Chiller 850 tons: H = 40 m H2O, G = 101,6 l/s Phương án 2: Chọn 4 chiller cho chiller ( 1 dự phòng), 1 bơm cho Ice- Storage Bơm cho CH: 800 tons: H = 40 m H2O, G = 100 l/s Bơm cho Ice-storage có thông số: H = 8 mH20, G = G( chiller 320 tons) = 38.25 l/s



4.3 Bơm nước lạnh Hệ thống bơm nước lạnh gồm cụm bơm sơ cấp và thứ cấp. Cột áp bơm sơ cấp được tính toán chỉ để thắng trở lực ở vòng sản xuất nước lạnh. Cột áp bơm thứ cấp tính toán thắng trở lực ở vòng phân phối nước lạnh.



1. Bơm sơ cấp Trong vòng này bơm phải thắng trở lực của Chiller, các cụm van của

Chiller và bơm

Hình: Sơ đồ kết nối chi tiết của hệ thống ống nước của Bơm và Chiller Tính tương đối cho ống có đường kính 250, vòng sơ cấp này chọn chiều dài

tương đối của ống là 50m, tổn thất mỗi mét ống 300 Pa/m, suy ra tổn thất do ma sát vòng này là 50*300 = 15000 Pa.

Tổn thất áp qua chiller là 37,5 kPa = 3,75 m H20 = 37500 Pa Vòng này gồm 4 khớp nối mềm (bỏ qua), 4 van bướm, 1 van cân bằng, 1

van module, 1 phin lọc, 1 van một chiều, 2 tee vào ống góp, 2 giảm từ ống góp đến ống chính.

Tra bảng 7.10 (chiều dài tương đương của các van, phụ kiện trên đường ống, Tài liệu “ Tính toán thiết kế hệ thống ĐHKK của Võ Chí Chính).

85.344*6 + 30.48 + 2*15.24 + 2*7.01 = 1146 Pa Tổng tổn thất của vòng sơ cấp: 1146 + 15000 + 37500 = 53600 Pa = 5,4 m H2O Chọn 6m H2O



2. Bơm thứ cấp: Với chức năng là đưa lượng nước được làm lạnh đến các FCU trên các tầng

của tòa nhà Lưu lượng của một bơm tính toán theo năng suất lạnh của một bình bay hơi. Với hệ ống nước dạng 2 đường ống như đã thiết kế thì chiều cao cột áp cần

thiết cho bơm nứớc lạnh thứ cấp sẽ là : Hb = Hđộng + Htĩnh

Do nước lạnh sẽ được điền đầy vào hệ thống từ phía trên bình giãn nở nên hệ thống không có cột áp tĩnh cần khắc phục nữa vì đã bị triệt tiêu hết. Và Hđộng tính theo tổng các cột áp động trên các đoạn ống dẫn nước. Với đường ống góp DN 350 chọn tổn thất áp suất của đường ống là 150 Pa/m. Vì tòa nhà có 2 block:

LEFT BLOCK: có 32 tầng RIGHT BOLCK: có 27 tầng

Chính vì lí do trên mà chúng tôi thực hiện việc tính toán cột áp bơm trên cở sở tính cho LEFT BLOCK.



Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý ta tính cột áp tương đối

cho hệ thống có các thông số sau

Tầng hầm phòng máy

Trục đứng

Tầng

32

200 500 350 350 300 250 200 150 90 80 65 40

(Qua FCU)

Dài (m)

4 5 30 28 32 28 27 20 30 20 15 10

Tee thang

5 8 7 7 5 6 3 3 3

Tee ngang 1 1 1 1 Giảm 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Co 90

1 1 1 1 1 1

Van bướm 1 1 Van chặn

1 1

Lọc 1 Một chiều

1

Chọn ma sát trên 1m ống là 150 Pa/m, dựa vào đồ thị ta chọn được đường kính ống cho từng đoạn có lưu lượng khác nhau, tuy nhiên khi chọn ống ta quy về đường kính ống chuẩn ( đường kính có trên thực tế), do đó việc quy tất cả các tổn thất trên 1m ống về 150 Pa/m là ko tuyệt đối chính xác. Khi này với lưu lượng đã biết và đường kính ống vừa chọn ta suy ngược lại tổn thất này.



Tra sách tổn thất cục bộ ra chiều dài tđương

Tầng

Đường kính ống chính

(mm) Pa/m Dài (m)

Tổn thất cục bộ( ứng với

đoạn ống đổi ra chiều dài (mH20)

Basement 3 350 135 10.8 L- GROUND 350 135 15.5 35.05 L-MEZZENINE 350 L- LEVEL 2 350 L- LEVEL 3 350 L- LEVEL 4 350 L- LEVEL 5 300 120 32 46.328 L- LEVEL 6 300 L- LEVEL 7 300 L- LEVEL 8 300 L- LEVEL 9 300 L- LEVEL 10 300 L- LEVEL 11 300 L- LEVEL 12 300 L- LEVEL 13 250 250 28 34.139 L- LEVEL 14 250 L- LEVEL 15 250 L- LEVEL 16 250 L- LEVEL 17 250 L- LEVEL 18 250 L- LEVEL 19 250 L- LEVEL 20 200 260 28 25.844 L- LEVEL 21 200 L- LEVEL 22 200 L- LEVEL 23 200 L- LEVEL 24 200 L- LEVEL 25 200 L- LEVEL 26 200 L- LEVEL 27 150 270 24 18.3 L- LEVEL 28 150



L- LEVEL 29 150 L- LEVEL 30 150 L- LEVEL 31 150 L- LEVEL 32 150 Tổng tổn thất trên trục chính 58636.8

Tổn thất cục bộ và ma sát đường ống từ BASEMENT 3 đến LEVEL 32

∆P = 58636.8*2 = 117273.6 Pa = 11.72736 m nước. Tổn thất ma sát được tính theo Phương pháp Ma sát đồng đều trên từng

đoạn ống Tổn thất cục bộ được tính cho số Tee trên đoạn đường ống chính đi vào các

tầng .Với Tee được chọn theo đường kính danh nghĩa của ống dẫn với trường hợp không giảm d ( Bảng 11.14, trang 464, TL Kỹ thuật điều hòa không khí- Lê Chí Hiệp) - Tổn thất cục bộ và ma sát trên đường ống nước xa nhất của LEVEL 32 Tầng 32 có 3 đoạn ống chính và ống vào FCU xa nhất. 100mm dài 13m ( có tổn thất 210 Pa/m), ∆p= 2730 Pa 80mm dài 12m (243Pa/m), ∆p = 2916 Pa 65mm dài 5m ((263 Pa/m), ∆p = 1325 Pa 50mm dài 25m (395Pa/m). ∆p = 9875 Pa Tổng tổn thất đường dài tầng 32 là 16846 Pa Cả đường cấp và hồi là 16846*2 = 33692 Pa

- Trên đường ống này gồm các van: 15 tee ( Tầng 32 có 15FCU), 4 van chặn, 2 van cân bằng áp, 1 phin lọc, 2 ống nối mềm ( bỏ qua), 1 van modulating. Và FCU (Tổn thất áp suất của nước qua FCU là

FCUp =12803.17 Pa) (Bản vẽ “TYPICAL FAN COIL UNIT CONNECTION DETAIL” kèm theo). Do đó, ứng với LEVEL 32 thì Đoạn ống này Chiều dài tương đương của Van chặn (van cầu) và phin lọc là 30.48 và 14.63 m Nên tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống nước cấp trên là:



supcp = (15*2,042) + (30.48*7 + 14.63) x 395 + 12803.7 = 102890 Pa

Vậy tổn thất áp suất trên đường đi dài nhất trên LEVEL 32 là: 32p = 33692 + 102890 = 136582 Pa

Tổn thất cục bộ và ma sát trên đường ống nước xa nhất của tầng hầm Tầng hầm có đường ống góp chính 350 mm dài 35m ( tổn áp 206 Pa/m) ∆p = 35*206 = 7210 Pa Tính cho cả 2 ống cấp và hồi là 7210*2 = 14420 Pa Trên đường ống này gồm 2 van bướm, 1 ống mềm ( bo qua), 1 van 1 chiều, được lắp trên đường ống bơm có đường kính ống hút và đẩy là 250mm, ( tổn thất 101 Pa/m). ∆p = 85.38*3*101 = 25870 Pa Tổng tổn thất đường ống tầng hầm là ∆p = 14420 + 25870 = 40290 Pa. .

Vậy tổng tổn thất áp trên hệ thống ∆p = 117273.6 + 136582 + 40290 = 294415.6 Pa. Nhân hệ số an toàn 1,2

H = 294415.6*1.2 = 3518 Pa = 35 mH20 = 3.5 at. Vậy chọn bơm nước lạnh như sau: PA1: 4 bơm cho chiller 850 tons ( 1 dự phòng) Bơm sơ cấp: H = 6 mH20, G = 101,6 l/s Bơm thứ cấp: H = 35 m H20, G = 101,6 l/s PA2: 4 bơm cho chiller 800 tons ( 1 dự phòng), 1 cho Ice- Storage Bơm sơ cấp: H = 6 mH20, G = 100 l/s Bơm thứ cấp: H = 35 m H20, G = 100 l/s Ice bơm: H = 8 mH20, G = G( chiller 320 tons) = 38.25 l/s



5. Chọn tháp giải nhiệt 5.1 Phương án 1 1. Tháp cho chiller 850 tons Các thông số cần thiết: Nhiệt độ: 32-40 oC Nhiệt độ bầu ướt: 28 oC Lưu lượng qua bình ngưng: 101,6 l/s Dùng phần mềm của hãng Ocean ta chọn được tháp với thông số sau:



5.2 Phương án 2 1. Tháp cho chiller 800 tons Các thông số cần thiết: Nhiệt độ: 32-40 oC Nhiệt độ bầu ướt: 28 oC Lưu lượng qua bình ngưng: 100 l/s

2. Tháp cho chiller tạo băng 320 tons Các thông số cần thiết: Nhiệt độ: 32-40 oC Nhiệt độ bầu ướt: 28 oC Lưu lượng qua bình ngưng: 41.6 l/s



6. Tính toán bình giản nở 1. Sơ lược

Trong hệ thống điều hòa không khí gián tiếp sử dụng nước lạnh với AHU, FCU phải có thêm một bộ phận gọi là Bình giãn nở. Nhiệm vụ: - Chống hiện tượng giãn nở của nước gây ra do nhiệt độ nước thay đổi hoặc có khí lọt và đường ống làm áp suất nước tăng và tạo dòng nước chảy không ổn định - Bổ sung cho hệ thống khi nước bị rò rỉ Có hai loại: Bình giản nở kín và hở

2. Tính toán cho bình giãn nở Chúng tôi sẽ chọn loại bình giãn nở loại hở trong hệ thống này. Theo tài liệu (Bùi Hải, Hà Mạnh Thư) trang 185, thể tích nước nhỏ nhất

trong bình bằng 6% lưu lượng nước tuần hoàn trong toàn bộ hệ thống. Các nhà sản xuất Chiller đã đưa ra tỉ lệ nước trong hệ thống / công suất của

Chiller, tỉ số này là 36 gallons per ton cho lĩnh vực điều hòa không khí. Trong hệ thống này chúng tôi chọn theo kinh nghiệm ngoài thực tế là 4 gallons/ton

Với công suất của chiller thực tế trong hệ thống là 3400 RT suy ra Thể tích nước tuần hoàn trong hệ thống V = 3400*4 = 13600 gallons = 51,5 m3 Vậy thể tích nước trong bình giãn nở là: V’ = 6%.V = 6%* 51,5 = 3 m3 7. Tính lượng nước bổ sung cho tháp giải nhiệt Với sự lựa chọn phương thức truyền nhiệt bằng truyền chất nghĩa là cho nước bay hơi vào không khí, cho nên trong một thời gian hoạt động thì sẽ có một lượng nước bay hơi vào trong không khí. Chính vì điều này mà lượng nước cấp ban đầu cho Tháp giải nhiệt sẽ bị tổn thất đi một phần và làm ảnh hưởng trực tiếp quá trình giải nhiệt nước bình ngưng và gián tiếp đến năng suất lạnh của hệ thống. Do đó, chúng tôi đi vào tính toán lượng nước bổ sung cho Tháp giải nhiệt ( Make-up Water). Theo Tài liệu “ Hệ thống điều hòa không khí và thông gió”, Bùi Hải, Hà Mạnh Thư, các thông số tính toán như sau: Lượng nước phun Gn trong tháp

Gn = )( ,,,

nnn

k

ttCQ

, kg/s



Lưu lượng không khí khô được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt cho tháp như sau:

Gkk = )(.)( ,,,

0,,, ddtCII

Q

n

k

Với ,I (kJ/kg), ,d (kg/kg): Enthanpy và độ chứa hơi của không khí ẩm vào tháp giải nhiệt ,,I (kJ/kg), ,,d (kg/kg): Enthanpy và độ chứa hơi của không khí ẩm ra tháp giải nhiệt Cn: Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4.18 kJ/kg.K ot : Nhiệt độ nước cấp bổ sung ( oC) Từ đó tính được lượng nước bổ sung (Gbx)

Gbx = Gkk( ,,d - ,d ), kg/s Với các điều kiện thiết kế như sau: - Nhiệt độ và độ ẩm của không khí vào tháp: t ,

k = 36oC, = 80%

- Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ra tháp: t ,,k = t ,

n - t, = 90%

Trong đó: t ,n - Nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt (40 oC)

t = 38 oC Do đó t ,,

k = 40 – 8 = 32 oC Từ đồ thị I – d hay t-d tìm được các thông số như bảng sau:

Không khí ẩm Thông số

Vào Ra Nhiệt độ, oC 30 37 Độ ẩm, % 80 100 Độ chứa hơi, kg/kg 0.02173 0.03694 Enthanpy, kJ/kg 85.65 132.03 Tuy nhiên khi chọn tháp giải nhiệt thì mỗi tháp đã có sẳn thông số lượng nước cần bổ sung, do đó ta chọn theo đại lượng này sẽ có kết quả phù hợp.



Lượng nước mất đi là 0.83% ( cả 3 tháp có hệ số lượng nước mất do bay hơi là như nhau) lượng nước qua bình ngưng của mỗi chiller Với: CH 850 có G = 101,6 l/s => GBS = 0.83.101,6/100 = 0,843 l/s CH 800 tons G = 100 l/s => GBS = 0.83.100/100 = 0.83 l/s. CH 320 tons G = 41,6 l/s => GBS = 0.83.41,46/100 = 0.345 l/s Vì vậy lượng nước bổ sung là PA1: 0.843x4 = 3,336 l/s PA2: 0.83x3 + 0,345 = 2,835 l/s

luan van atinh

Documents